Employing sub-wavelength meta-molecules, unnaturally extreme optical properties can be realized due to their strong resonant response. However, highly dispersive optical proper-ties in resonant type metamaterials has been obstruction for broad-bandwidth operation as effective meta-devices. Broadband capabilities of metamaterials will allow dramatic oppor-tunities in designing myriad of novel optical systems and applications. Here we propose two types of chiral metamaterials to achieve extremely strong and broadband chirality through 3D chiral metamaterials. Utilizing conjugated double Z chiral metamaterials, we show that extremely gigantic chirality can be achieved by their strong inter-molecular interactions. And we demonstrate theoretically and affirm experimentally that broadband, dispersionless and strong optical activity can be realized in meshed spiral metamaterials where metallic spiral structures are networked and arranged with four-fold rotational symmetry. This non-resonant behaviour comes from the specifically designed dispersion of chirality parameter
파장 이하 크기의 작은 메타원자로 이루어진 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 극한 물성을 지닐 수 있다. 하지만 공진 현상에 의해 필연적으로 생기는 높은 분산과 좁은 대역폭은 메타물질이 좁은 대역에서만 제한적으로 사용되고 있는 이유가 되고 있다. 만약 이러한 좁은 대역폭의 한계를 극복한다면 광대역을 필요로하는 수많은 광학 시스템에서 메타물질이 효과적으로 이용될 수 있을 것이다. 이 논문에서는 극한 카이랄성을 가지는 이중 Z 구조 카이랄 메타물질과 격자망 나선 구조 메타물질을 제안하고 그것들이 가지는 극한적, 광대역 카이랄성을 이론적, 실험적으로 규명한다. 이중 Z 구조 카이랄 메타물질은 메타 원자 사이의 강한 전기적 상호작용을 이용하여 극한 카이랄성을 가지고 있으며 격자망 나선 구조 메타물질에서는 서로 연결되어 있는 구조에서 전류가 자유롭게 흐르게 됨으로써 비공진 특성이 나타나게 된다.