Wikipedia

Metamaterial

Un metamaterial (din cuvântul grecesc μετά meta, care înseamnă „dincolo de” și cuvântul latin materia, care înseamnă „materie” sau „material”) este orice material conceput să aibă o proprietate care nu se găsește în materialele naturale. Este realizat din ansambluri de elemente numeroase, făcute din materiale compozite precum metalele și plasticul. Materialele sunt de obicei dispuse în modele repetate, la scări mai mici decât lungimile de undă ale fenomenelor pe care le influențează. Proprietățile metamaterialelor derivă nu din proprietățile materialelor de bază, ci din structurile lor nou proiectate. Forma, configurația, dimensiunea, orientarea și aranjamentul lor precise le oferă proprietăți inteligente, capabile să manipuleze undele electromagnetice prin blocarea, absorbția, intensificarea sau îndoirea undelor, pentru a obține rezultate care depășesc ceea ce este posibil cu ajutorul materialelor convenționale.

Configurație a matricei unui metamaterial cu indice negativ, care a fost construit din rezonatoare din cupru cu inele secționate și sârme montate pe panourile cuplate ale unui circuit din fibră de sticlă. Matricea totală este formată din celule elementare de 3 × 20 × 20, cu dimensiuni totale de 10 x 100 x 100 mm (0,39 x 3,94 x 3,94 țoli). [1] [2]

Metamaterialele proiectate corespunzător pot afecta undele radiației electromagnetice sau undele sonore într-un mod neobservat în cazul materialelor vrac. [3] [4] [5] Acele metamateriale care prezintă un indice de refracție negativ pentru anumite lungimi de undă au făcut obiectul unui număr mare de lucrări de cercetare. [6] [7] [8] Acestea sunt cunoscute ca metamateriale cu indice negativ.

Aplicațiile potențiale ale metamaterialelor sunt diverse și includ filtre optice, dispozitive medicale, aplicații aerospațiale la distanță, detectarea senzorilor și monitorizarea infrastructurii, gestionarea inteligentă a energiei solare, controlul maselor, radomuri⁠(d), comunicații de înaltă frecvență pe câmpul de luptă și lentile pentru antene de mare câștig, îmbunătățireasenzorilor ultrasonici și chiar structuri de protecție împotriva cutremurelor. [9] [10] [11] [12] Metamaterialele oferă posibilitatea de a crea superlentile⁠(d). O astfel de lentilă ar putea permite captarea de imagini sub limita de difracție, care este rezoluția minimă ce poate fi obținută de lentilele convenționale de sticlă. O formă de „invizibilitate” a fost demonstrată folosind materiale cu indice de gradient. Metamaterialele acustice și seismice reprezintă, de asemenea, domenii de cercetare. [9]

Cercetarea metamaterialelor este interdisciplinară și implică domenii precum inginerie electrică, electromagnetică, optică clasică, fizica stării solide, ingineria microundelor și a antenelor, optoelectronică, știința materialelor, nanoștiință și ingineria semiconductorilor. [4]

Istorie

modificare

Explorarea materialelor artificiale pentru manipularea undelor electromagnetice a început la sfârșitul secolului al XIX-lea. Unele dintre cele mai vechi structuri care pot fi considerate metamateriale au fost studiate de Jagadish Chandra Bose, care, în 1898, a cercetat substanțe cu proprietăți chirale. La începutul secolului al XX-lea, Karl Ferdinand Lindman a studiat interacțiunea undelor, având ca medii chirale artificiale helixurile metalice.

La sfârșitul anilor 1940, Winston E. Kock de la Laboratoarele Bell a dezvoltat materiale care aveau caracteristici similare metamaterialelor. În anii 1950 și 1960, dielectricii⁠(d) artificiali au fost studiați în vederea antenelor cu microunde cu greutate redusă. Filtrele radar cu microunde au fost cercetate în anii 1980 și 1990 ca aplicații pentru medii chirale artificiale. [4] [13] [14]

Materialele cu indice negativ au fost pentru prima dată descrise în mod teoretic de Victor Veselago⁠(d) în 1967. [15] El a demonstrat că astfel de materiale pot transmite lumină. El a arătat că viteza de fază ar putea deveni anti-paralelă cu direcția vectorului Poynting. Acest lucru este contrar propagării undelor în materialele naturale. [8]

În 2000, John Pendry⁠(d) a fost primul care a identificat o modalitate practică de a realiza un metamaterial „de stânga”, adică un material în care nu este respectată regula mâinii drepte. [15] Un astfel de material îi permite unei unde electromagnetice să transmită energie (să aibă o viteză de grup) împotriva vitezei sale de fază. Ideea lui Pendry a fost că sârmele metalice aliniate de-a lungul direcției unei unde ar putea oferi permitivitate negativă (funcție dielectrică ε < 0). Materialele naturale (cum ar fi feroelectricele) prezintă permitivitate negativă; provocarea a fost obținerea permeabilității negative (µ < 0). În 1999, Pendry a demonstrat că un inel secționat (în formă de „C”) cu axa plasată de-a lungul direcției de propagare a undei putea face acest lucru. În aceeași lucrare, el a arătat că o rețea periodică de sârme și inele ar putea genera un indice de refracție negativ. Pendry a propus, de asemenea, un model asemănător de permeabilitate negativă, numit „ruloul elvețian”.

În 2000, David R. Smith et al. au raportat demonstrația experimentală a funcționării metamaterialelor electromagnetice prin stivuirea orizontală, periodic, arezonatoarelor cu inel secționat și a structurilor de sârmă subțire. În 2002 a fost prezentată o metodă de realizare a metamaterialelor cu indice negativ folosind linii de transmisie artificiale cu elemente comasate, în tehnologia microstrip. În 2003, utilizând metamateriale „de stânga”, au fost demonstrați indicele de refracție negativ complex (atât componenta reală, cât și cea imaginară) [16] și formarea de imagini cu ajutorul unei lentile plate [17]. Până în 2007, experimentele care implicau indicele de refracție negativ au fost efectuate de multe grupuri de oameni. [3] [12] În 2006, la frecvențele microundelor, a fost realizată prima pelerină invizibilă imperfectă. [18] [19] [20] [21] [22]

Metamateriale electromagnetice

modificare

Un metamaterial electromagnetic afectează undele electromagnetice care interacționează sau au impact asupra caracteristicilor sale structurale, care sunt mai mici decât lungimea de undă. Pentru a se comporta ca un material omogen descris cu precizie de un indice de refracție eficient, caracteristicile sale trebuie să fie mult mai mici decât lungimea de undă. 

Pentru radiația cu microunde, caracteristicile sunt de ordinul milimetrilor. Metamaterialele cu frecvență de microunde sunt de obicei construite ca matrice de elemente conductoare (cum ar fi bucle de sârmă) care au caracteristici inductive și capacitive adecvate. Multe metamateriale cu microunde folosesc rezonatoare cu inel secționat . [5] [6]

Metamaterialele fotonice sunt structurate la scară nanometrică și manipulează lumina la frecvențe optice. Cristalele fotonice și suprafețele selective în frecvență, cum ar fi rețelele de difracție, oglinzile dielectrice și straturile optice prezintă asemănări cu metamaterialele structurate pe sub-lungimi de undă. Cu toate acestea, ele sunt de obicei considerate diferite față de metamateriale, deoarece funcția lor rezultă din difracție sau interferență și, prin urmare, nu poate fi aproximată ca un material omogen. Totuși, structurile concrete precum cristalele fotonice sunt disponibile în spectrul luminii vizibile. Mijlocul spectrului vizibil are o lungime de undă de aproximativ 560 nm (pentru lumina soarelui). Structurile cristalelor fotonice au, în general, jumătate din această dimensiune sau mai puțin, adică <280 nm. 

Metamaterialele plasmonice utilizează plasmonii de suprafață, care sunt grupări de sarcină electrică ce oscilează colectiv pe suprafețele metalelor la frecvențe optice.

Suprafețele selective în frecvență (FSS) pot prezenta caracteristici de sub-lungime de undă și sunt cunoscute în general sub numele de conductori magnetici artificiali (AMC) sau suprafețe de înaltă impedanță (HIS). FSS afișează caracteristici inductive și capacitive care sunt direct legate de structura lor de sub-lungime de undă. [23]

Metamaterialele electromagnetice pot fi împărțite în diferite clase, după cum urmează: [3] [15] [4] [24]

Indice de refracție negativ

modificare
 
Comparație între refracția dintr-un metamaterial „de stânga” și dintr-un material convențional

  Metamaterialele cu indice negativ (NIM) sunt caracterizate de un indice de refracție negativ. NIM-urile în care indicele de refracție negativ rezultă din simultaneitatea permisivității negative și permeabilității negative sunt, de asemenea, cunoscute ca metamateriale dublu negative (DNG). [15]

Presupunând că un material este bine aproximat prin permitivitate și permeabilitate reale, relația dintre permitivitate  , permeabilitate   și indicele de refracție n este dată de   . Toate materialele transparente cunoscute (sticlă, apă etc.) posedă   și   pozitive. Prin convenție, pentru n se folosește rădăcina pătrată pozitivă. Cu toate acestea, unele metamateriale proiectate au   și   . Pentru că produsul   este pozitiv, n este real. În astfel de circumstanțe, este necesar să se extragă rădăcina pătrată negativă pentru n . Când și   și   sunt pozitive (negative), undele se deplasează în direcția înainte (înapoi). Undele electromagnetice nu se pot propaga în materiale cu   și   cu sarcini opuse, pentru că indicele de refracție devine imaginar. Astfel de materiale sunt opace pentru radiația electromagnetică, iar printre acestea se numără materiale plasmonice precum metalele (aur, argint etc.).

Clip ce reprezintă refracția negativă a luminii la o interfață plană uniformă.

Considerațiile precedente sunt simpliste pentru materialele propriu-zise, care trebuie să aibă   și   cu valori complexe. Părțile reale atât ale   cât și ale   nu trebuie să fie negative pentru ca un material pasiv să prezinte refracție negativă. [25] [26] Într-adevăr, un indice de refracție negativ pentru undele polarizate circular poate apărea și din chiralitate. [27] [28] Metamaterialele cu n negativ au numeroase proprietăți interesante: [4] [29]

  • Legea lui Snell ( n 1 sin θ 1 = n 2 sin θ 2 ) încă descrie refracția, dar întrucât n 2 este negativ, razele incidente și refractate sunt pe aceeași parte a normalei suprafeței la o interfață de materiale cu indice pozitiv și negativ.
  • Radiația Cherenkov arată în cealaltă direcție.[necesită explicație adăugătoare]
  • Vectorul Poynting cu medie temporală este antiparalel cu viteza de fază . Cu toate acestea, pentru ca undele (energia) să se propage, – µ trebuie să fie asociat cu – ε pentru a satisface dependența numărului de undă de parametrii materialului   .

Indicele negativ de refracție derivă matematic din tripletul vectorial E, H și k . [4]

Pentru undele plane care se propagă în metamateriale electromagnetice, câmpul electric, câmpul magnetic și vectorul de undă urmează regula mâinii stângi, contrar comportamentului materialelor optice convenționale.

Până în prezent, numai metamaterialele prezintă un indice de refracție negativ. [3] [29] [30]

Negativ cu un singur strat

modificare

Metamaterialele cu un singur strat (SNG) au fie permitivitate relativă negativă (r ε), fie permeabilitate relativă negativă (r μ), dar nu ambele. [15] Ele acționează ca metamateriale atunci când sunt combinate cu un SNG diferit, complementar, acționând împreună ca un DNG.

Mediul cu epsilon negativ (ENG) afișează εr negativ, în timp ce μ r este pozitiv. [3] [29] [15] Multe plasme prezintă această caracteristică. De exemplu, metalele nobile precum aurul sau argintul sunt ENG în spectrul infraroșu și vizibil.

Mediul cu Mu negativ (MNG) afișează rε pozitiv și μr negativ.[3] [29] [15] Materialele girotrope sau giromagnetice prezintă această caracteristică. Un material girotrop este acel material care a fost modificat de prezența unui câmp magnetic cvasistatic, permițând un efect magneto-optic. Efectul magneto-optic este un fenomen în care o undă electromagnetică se propagă printr-un astfel de mediu. Într-un astfel de material, polarizările eliptice care se rotesc la stânga și la dreapta se pot propaga la viteze diferite. Când lumina este transmisă printr-un strat de material magneto-optic, rezultatul se numește efect Faraday: planul de polarizare poate fi rotit, formând un rotator Faraday . Rezultatul unei astfel de reflexii este cunoscut sub numele de efectul magneto-optic Kerr (a nu se confunda cu efectul Kerr neliniar). Două materiale girotrope cu direcțiile de rotație ale celor două polarizări principale inversate sunt numite izomeri optici.

Îmbinarea unei plăci de material ENG cu una de material MNG a dus la proprietăți precum rezonanțe, tuneluri anormale, transparență și reflexie zero. La fel ca materialele cu indice negativ, SNG-urile sunt dispersive în mod natural, astfel încât εr, µr și indicele de refracție n sunt o funcție a frecvenței. [29]

Hiperbolic

modificare

Metamaterialele hiperbolice (HMM) se comportă ca un metal pentru o anumită polarizare sau o direcție de propagare a luminii și ca un dielectric pentru celelalte, datorită componentelor tensorului de permitivitate negativă și pozitivă, rezultând într-o anizotropie extremă. Relația de dispersie a materialului în spațiul vectorului de undă formează un hiperboloid, de unde și denumirea de metamaterial hiperbolic. Anizotropia extremă a HMM-urilor duce la propagarea direcțională a luminii atât în interiorul cât și pe deasupra suprafaței. [31] HMM-urile au prezentat variate aplicații potențiale, cum ar fi detectare, imagistică, direcționarea semnalelor optice și efecte îmbunătățite de rezonanță plasmonică. [32]

Bandă de stare energetică nepermisă

modificare

Metamaterialele electromagnetice cu benzi de stare energetică nepermisă⁠(d) (EBG sau EBM) controlează propagarea luminii. Acest lucru se realizează fie cu cristale fotonice (PC), fie cu materiale „de stânga” (LHM). PC-urile pot opri cu totul propagarea luminii. Ambele clase pot permite luminii să se propage în direcții specific proiectate și ambele pot fi proiectate cu benzi de stare energetică nepermisă la frecvențele dorite. [33] [34] Mărimea perioadei EBG-urilor este o fracțiune detectabilă a lungimii de undă, care creează interferențe constructive și distructive.

PC-urile se disting de structurile de sub-lungimi de undă, cum ar fi metamaterialele reglabile, deoarece PC-urile își derivă proprietățile din caracteristicile benzilor lor de stare energetică nepermisă. PC-urile sunt aranjate astfel încât să se potrivească cu lungimea de undă a luminii, spre deosebire de alte metamateriale care expun structura sub-lungimii de undă. În plus, PC-urile funcționează prin difracția luminii, iar metamaterialul, în caz contrar, nu prezintă difracție. [35]

PC-urile au incluziuni periodice care inhibă propagarea undelor din cauza interferenței distructive a incluziunilor în urma împrăștierii. Proprietatea benzilor fotonice de stare energetică nepermisă a PC-urilor le face pe acestea echivalentul electromagnetic al cristalelor semiconductoare electronice. [36]

EBG-urile au scopul de a crea structuri dielectrice periodice, de înaltă calitate, cu pierderi reduse. Un EBG afectează fotonii în același mod în care materialele semiconductoare afectează electronii. PC-urile sunt materialul perfect cu benzi de stare energetică nepermisă, deoarece nu permit propagarea luminii. [37] Fiecare unitate din structura periodică prescrisă acționează ca un atom, deși are o dimensiune mult mai mare. [3] [37]

EBG-urile sunt concepute să împiedice propagarea unei lățimi de bandă a frecvențelor, pentru anumite unghiuri de sosire și polarizări. Diferite configurații și structuri au fost propuse pentru a fabrica proprietățile speciale ale EBG. În practică, crearea unui dispozitiv EBG perfect este imposibilă. [3] [4]

EBG-urile au fost fabricate pentru frecvențe care variază de la câțiva gigaherți (GHz) la câțiva teraherți (THz), pentru radio, microunde și frecvența mijlocie a spectrului infraroșu. Printre aplicațiile EBG se numără linia de transmisie, placile aglomerate din lemn formate din bare dielectrice pătrate și mai multe tipuri diferite de antene cu câștig redus. [3] [4]

Mediu dublu pozitiv

modificare

Mediile dublu pozitive (DPS) pot apărea în natură, de exemplu dielectricii⁠(d) care apar în mod natural. Permitivitatea și permeabilitatea magnetică sunt ambele pozitive, iar propagarea undelor este în direcția înainte. Au fost fabricate materiale artificiale care combină proprietățile DPS, ENG și MNG. [3] [15]

Bi-izotropic și bi-anizotropic

modificare

Clasificarea metamaterialelor în dublu negative, negative cu un singur strat sau dublu pozitive presupune, în mod normal, că metamaterialul are reacții electrice și magnetice independente, descrise de ε și µ. Cu toate acestea, în multe cazuri, câmpul electric provoacă polarizare magnetică, în timp ce câmpul magnetic induce polarizare electrică, cunoscută sub numele de cuplare magnetoelectrică. Astfel de medii sunt denumite bi-izotropice. Mediile care prezintă cuplare magnetoelectrică și care sunt anizotropice (ceea ce este cazul pentru multe structuri ale metamaterialelor [38]), sunt denumite bi-anizotropice. [39] [40]

Patru parametri de material sunt inerenți cuplării magnetoelectrice a mediilor bi-izotropice. Aceștia sunt intensitatea câmpului electric (E) și cea a câmpuluimagnetic (H) și densitatea fluxului electric (D) și cea a fluxului magnetic (B). Acești parametri sunt ε, µ, κ și χ, sau permitivitatea, permeabilitatea, puterea chiralității și, respectiv, parametrul Tellegen. În acest tip de medii, parametrii materialelor nu variază în funcție de modificările dintr-un sistem de coordonate rotitativ de măsurători. În acest sens, ei sunt constanți sau scalari. [4]

Parametrii magnetoelectrici inerenți, κ și χ, afectează faza undei. Efectul parametrului de chiralitate este de a despărți indicele de refracție. În mediile izotropice, acest lucru are ca rezultat propagarea undelor numai dacă ε și µ au aceeași sarcină. În mediile bi-izotropice cu χ presupus a fi zero și κ o valoare diferită de zero, apar rezultate diferite. Poate apărea o undă fie cu direcția înapoi, fie înainte. Ca alternativă, pot apărea două unde cu direcția înainte sau două unde cu direcția înapoi, în funcție de puterea parametrului chiralitate.

În general, relațiile fundamentale pentru materialele bi-anizotropice indică    unde   și   sunt tensorii de permitivitate și, respectiv, de permeabilitate, în timp ce   și   sunt cei doi tensori magnetoelectrici. Dacă mediul este reciproc, permitivitatea și permeabilitatea sunt tensori simetrici și  , unde   este tensorul chiral care descrie reacția electromagnetică chirală și magneto-electrică reciprocă. Tensorul chiral poate fi exprimat ca  , unde   este urma parametrului  , I este matricea identității, N este un tensor simetric fără urme și J este un tensor anti-simetric. O astfel de separare permite clasificarea reacției bi-anizotropice reciproce în următoarele trei clase principale: (i) medii chirale (  ), (ii) medii pseudochirale (   ) și (iii) medii omega (   ).

Chiral

modificare

Preferința metamaterialelor pentru regula mâinii drepte stau stângi este o potențială sursă de confuzie, deoarece literatura de specialitate include două utilizări conflictuale ale termenilor stânga și dreapta . Primul se referă la una dintre cele două unde polarizate circular, care reprezintă modurile de propagare în mediile chirale. Al doilea se referă la tripletul câmpului electric, câmpului magnetic și vectorului Poynting, care apar în mediile cu indice de refracție negativ și care, în cele mai multe cazuri, nu sunt chirale.

În general, o reacție electromagnetică chirală și/sau bi-anizotropică este o consecință a chiralității geometrice 3D: metamaterialele chirale 3D sunt compuse prin încorporarea structurilor chirale 3D într-un mediu gazdă, prezentând efecte de polarizare legate de chiralitate, cum ar fi activitatea optică și dicroismul circular. Există, de asemenea, conceptul de chiralitate 2D și se consideră că un obiect plan este chiral dacă nu poate fi suprapus pe imaginea sa în oglindă decât dacă este ridicat de pe plan. S-a observat că metamaterialele chirale 2D care sunt anizotropice și care au pierderi prezintă transmisie asimetrică direcțională (reflexie, absorbție) a undelor polarizate circular datorită dicroismului de conversie circulară. [41] [42] Pe de altă parte, reacția bi-anizotropică poate apărea din structurile geometrice achirale care nu posedă nici chiralitate inerentă 2D, nici 3D. Plum și colaboratorii săi au investigat cuplarea magneto-electrică din cauza chiralității extrinseci, în care amplasarea unei structuri (achirale) împreună cu vectorul undelor de radiație este diferită de imaginea din oglindă și au observat activitate optică liniară mare și reglabilă, [43] activitate optică neliniară, [44] activitate optică speculară [45] și dicroism de conversie circulară. [46] Rizza et al. [47] au sugerat metamateriale chirale unidimensionale în care tensorul chiral efectiv nu dispare dacă sistemul este chiral unidimensional din punct de vedere geometric (imaginea în oglindă a întregii structuri nu poate fi suprapusă peste el prin utilizarea translațiilor fără rotații).

Metamaterialele chirale 3D sunt construite din materiale chirale sau rezonatoare în care parametrul de chiralitate efectiv   este diferit de zero. În astfel de metamateriale chirale, proprietățile de propagare a undelor demonstrează că refracția negativă poate fi realizată în metamateriale cu o chiralitate puternică și cu   și   pozitive. [48] [49] Acest lucru se datorează faptului că indicele de refracție   are valori distincte pentru undele polarizate circular spre stânga și spre dreapta:

 

Se poate observa că un indice negativ va apărea pentru o polarizare dacă   >   . În acest caz, nu este necesar ca unul sau ambii parametri   și   să fie negativi pentru propagarea undei în direcția înapoi. [4] Un indice de refracție negativ datorat chiralității a fost observat pentru prima dată simultan și independent de Plum et al. [27] și Zhang et al. [28] în 2009.

Bazat pe FSS

modificare

Metamaterialele bazate pe suprafețe selective în frecvență blochează semnalele într-o bandă de lungime de undă și le transmit pe cele din altă bandă. Au devenit o alternativă a metamaterialelor cu frecvență fixă. Acestea permit modificări opționale ale frecvenței într-un singur mediu, mai degrabă decât limitările restrictive ale unui răspuns în frecvență fixă. [50]

Alte tipuri

modificare

Elastic

modificare

Metamaterialele elastice folosesc diferiți parametri pentru a obține un indice de refracție negativ în materialele care nu sunt electromagnetice. În plus, „un nou design pentru metamaterialele elastice care se pot comporta fie ca lichide, fie ca solide, pe un interval de frecvență limitat, poate permite noi aplicații bazate pe controlul undelor acustice, elastice și seismice”. [51] Ele sunt numite și metamateriale mecanice. 

Acustic

modificare

Metamaterialele acustice controlează, direcționează și manipulează sunetul sub formă de unde sonice, infrasonice sau ultrasonice în gaze, lichide și solide . Ca și în cazul undelor electromagnetice, undele sonice pot prezenta refracție negativă. [52]

Controlul undelor sonore se realizează în mare parte prin modulul în vrac β, densitatea masei ρ și chiralitate. Modulul în vrac și densitatea sunt echivalenți ai permitivității și permeabilității în metamaterialele electromagnetice. Mecanica propagării undelor sonore într-o structură cristalină are legătură cu acest aspect.[53] De asemenea, materialele au masă și grade intrinseci de rigiditate. Acestea formează împreună un sistem rezonant, iar rezonanța mecanică (sonică) poate fi stimulată de frecvențe sonice adecvate (de exemplu pulsații audibile).

Structural

modificare

Metamaterialele structurale oferă proprietăți precum abilitatea de strivire și greutatea redusă. Folosind micro-stereolitografia, pot fi create microrețelele folosind forme asemănătoare grinzilor și traverselor. Au fost create materiale cu patru ordine de mărime mai rigide decât aerogelul convențional, dar cu aceeași densitate. Astfel de materiale pot rezista la o sarcină de cel puțin 160.000 de ori propria greutate prin supratensionarea materialelor. [54] [55]

Un metamaterial ceramic de tip nanogrindă poate să fie aplatizat și apoi să revină la forma inițială. [56]

Neliniar

modificare

Se pot fabrica metamateriale care includ un anumit tip de mediu neliniar, ale cărui proprietăți se modifică în funcție de puterea undei incidente. Mediile neliniare sunt esențiale pentru optica neliniară . Majoritatea materialelor optice au un răspuns relativ slab, ceea ce înseamnă că proprietățile lor se modifică doar într-o mică măsură în cazul unor modificări mari ale intensității câmpului electromagnetic. Câmpurile electromagnetice locale ale incluziunilor din metamaterialele neliniare pot fi mult mai mari decât valoarea medie a câmpului. În plus, au fost prezise și observate efecte neliniare remarcabile în cazul în care permitivitatea dielectrică efectivă a metamaterialului este foarte mică (medii cu epsilon cu valoare aproape de zero). [57] [58] [59] În plus, proprietăți exotice, precum indicele de refracție negativ, creează oportunități de a adapta condițiile de potrivire a fazelor care trebuie îndeplinite în orice structură optică neliniară.

Metamateriale Hall

modificare

În 2009, Marc Briane și Graeme Milton⁠(d) [60] au demonstrat matematic că se poate inversa, în principiu, sarcina unui compozit pe bază de trei materiale în 3D, format doar din materiale cu coeficient Hall cu sarcină pozitivă sau negativă. În 2015, Muamer Kadic et al. [61] au arătat că o simplă perforare a materialului izotropic poate duce la schimbarea sarcinii acestuia cu coeficient Hall. Această teorie a fost în cele din urmă demonstrată experimental de Christian Kern et al. [62]

Tot în 2015, Christian Kern et al. au fost demonstrat și că o perforare anizotropică a unui singur material poate duce la un efect și mai neobișnuit, și anume efectul Hall paralel. [63] Aceasta înseamnă că câmpul electric indus din interiorul unui mediu conductor nu mai este ortogonal față de curent și de câmpul magnetic, ci este paralel cu acestea din urmă.

Benzi de frecvență

modificare

Terahertz

modificare

Metamaterialele terahertz interacționează la frecvențe terahertz, definite de obicei ca fiind între 0,1 și 10 THz . Radiația terahertz se află la capătul îndepărtat al domeniului infraroșu, imediat după sfârșitul domeniului microundelor. Aceasta corespunde lungimilor de undă milimetrice și submilimetrice între 3 mm (banda EHF) și 0,03 mm (marginea cu lungime de undă lungă a luminii în infraroșu îndepărtat).

Fotonic

modificare

Metamaterialul fotonic interacționează cu frecvențele optice (infraroșu mijlociu). Perioada sub-lungimii de undă le diferențiază de structurile de bandă fotonică de stare energetică nepermisă. [64] [65]

Reglabil

modificare

Metamaterialele reglabile permit ajustări arbitrare pentru modificările de frecvență ale indicelui de refracție. Un metamaterial reglabil se extinde dincolo de limitele lățimii de bandă în materialele „de stânga” prin construirea diferitelor tipuri de metamateriale.

Plasmonic

modificare

Metamaterialele plasmonice exploatează plasmonii de suprafață, care sunt produși din interacțiunea luminii cu dielectricii⁠(d) metalici. În condiții specifice, lumina incidentă se cuplează cu plasmonii de suprafață pentru a crea unde electromagnetice care se propagă sau unde de suprafață [66], cunoscute sub numele de polaritoni plasmonici de suprafață. Efectul de masă negativă (densitate) este posibil datorită oscilațiilor plasmonice în vrac. [67] [68]

Aplicații

modificare

Metamaterialele sunt luate în considerare pentru numeroase aplicații. [69] Antenele realizate din metamateriale sunt disponibile pe piață.

În 2007, un cercetător a declarat că pentru ca aplicațiile metamaterialelor să fie realizate, trebuie reduse pierderile de energie, materialele trebuie extinse în materiale izotropice tridimensionale și tehnicile de producție trebuie industrializate. [70]

Antene

modificare

Antenele realizate din metamateriale sunt un tip de antene care utilizează metamateriale pentru o performanță îmbunătățită. [12] [15] [71] [72] Demonstrațiile au arătat că metamaterialele pot spori puterea radiată a unei antenei. [12] [73] Materialele care pot atinge permeabilitatea negativă permit proprietăți precum dimensiunea mică a antenei, directivitate ridicată și frecvență reglabilă. [12] [15]

Absorbant

modificare

Un absorbant de metamaterial manipulează componentele de pierdere ale permitivității și permeabilității magnetice ale metamaterialelor, pentru a asimila cantități mari de radiație electromagnetică. Aceasta este o caracteristică utilă pentru fotodetecție [74] [75] și aplicații solare fotovoltaice. [76] Componentele de pierdere sunt, de asemenea, relevante în aplicațiile cu indice de refracție negativ (metamateriale fotonice, sisteme de antene) sau în optica transformatoare (deghizare cu metamateriale, mecanică cerească), dar nu sunt utilizate adesea în aceste aplicații.

Superlentile

modificare

O superlentilă este un dispozitiv bi sau tridimensional care utilizează metamateriale, de obicei cu proprietăți de refracție negativă, pentru a obține o rezoluție dincolo de limita de difracție (în mod ideal, rezoluție infinită). Un astfel de comportament este posibil datorită capacității materialelor dublu-negative de a produce viteză de fază negativă. Limita de difracție este inerentă dispozitivelor optice convenționale sau lentilelor. [77] [78]

Dispozitive de deghizare

modificare

Metamaterialele reprezintă un potențial prilej pentru crearea unui dispozitiv de deghizare realist. Acest principiu a fost demonstrat în 19 octombrie 2006. Nu se cunoaște în mod public dacă există astfel de dispozitive. [79] [80] [81] [82] [83] [84]

Metamateriale cu secțiune transversală radar (RCS) redusă

modificare

În mod convențional, RCS a fost redusă fie prin intermediul materialului absorbant radar (RAM), fie prin modelarea intenționată a țintelor, astfel încât energia dispersată să fie redirecționată departe de sursă. În timp ce RAM funcționează cu o bandă de frecvență îngustă, modelarea intenționată limitează performanța aerodinamică a țintei. Mai recent, au fost sintetizate metamateriale sau metasuprafețe care pot redirecționa energia dispersată departe de sursă, folosind fie teoria matricei, [85] [86] [87] [88] fie legea generalizată a lui Snell. [89] [90] Acest lucru a dus la forme aerodinamice favorabile pentru țintele cu RCS redusă.

Protecție seismică

modificare

Metamaterialele seismice contracarează efectele adverse ale undelor seismice asupra construcțiilor artificiale. [9] [91] [92]

Filtrarea sunetului

modificare

Metamaterialele care prezintă cute la scară nanometrică ar putea controla semnale sonore sau luminoase, cum ar fi schimbarea culorii unui material sau îmbunătățirea rezoluției ultrasunetelor. Utilizările includ testarea nedistructivă a materialelor, diagnosticarea medicală și blocarea sunetului. Materialele pot fi realizate printr-un proces foarte precis de acoperire multistrat. Grosimea fiecărui strat poate fi controlată la o fracțiune de lungime de undă. Apoi, materialul este comprimat, creându-se cute precise a căror distanță poate provoca dispersarea frecvențelor selectate. [93] [94]

Modele teoretice

modificare

Toate materialele sunt făcute din atomi, care sunt dipoli. Acești dipoli modifică viteza luminii cu un factor n (indicele de refracție). Într-un rezonator cu inel secționat, inelul și unitățile de sârmă acționează ca dipoli atomici: sârma acționează ca un atom feroelectric, iar inelul acționează ca un inductor L, în timp ce secțiunea deschisă acționează ca un condensator C. Inelul în ansamblu acționează ca un circuit oscilant. Când câmpul electromagnetic trece prin inel, se creează curent indus. Câmpul generat este perpendicular pe câmpul magnetic al luminii. Rezonanța magnetică rezultă într-o permeabilitate negativă, iar indicele de refracție este, de asemenea, negativ. (Lentila nu este cu adevărat plată, deoarece capacitatea electrică a structurii impune o pantă pentru inducția electrică.)

Câteva materiale (matematice) modelează răspunsul în frecvență în DNG-uri. Unul dintre acestea este modelul Lorenz, care descrie mișcarea electronilor cu privire la un oscilator armonic cu forță de frecare diminuată. Modelul Debye⁠(d) se aplică atunci când componenta accelerație a modelului Lorenz este mică în comparație cu celelalte componente ale ecuației. Modelul Drude se aplică atunci când componenta forță elastică este neglijabilă și coeficientul de cuplare este, în general, frecvența de plasmă. Alte diferențe ale componentelor impun utilizarea unuia dintre aceste modele în funcție de polaritatea sau scopul acestora. [3]

Compozitele tridimensionale de incluziuni metalice/nemetalice încorporate periodic sau aleatoriu într-o matrice cu permitivitate scăzută sunt modelate, de obicei, prin metode analitice, inclusiv combinarea formulelor chimice și metode bazate pe dispersarea matricei. Particula este modelată fie de un dipol electric paralel cu câmpul electric, fie de o pereche de dipoli electrici și magnetici încrucișați, paralelă cu câmpurile electrice și, respectiv, magnetice ale undei aplicate. Acești dipoli sunt termenii principali din dezvoltarea multipolă. Sunt singurii care există într-o sferă omogenă a cărei polarizabilitate poate fi obținută cu ușurință din coeficienții de împrăștiere Mie. În general, această procedură este cunoscută sub numele de „aproximarea momentului dipolar”, care este o aproximare bună pentru metamaterialele care sunt formate din compozite cu sfere electrice mici. Printre meritele acestor metode se numără costul scăzut de calcul și simplitatea matematică. [95] [96]

Trei concepții (mediul cu indice negativ, cristalul nereflectant și superlentilele) stau la baza teoriei metamaterialelor.

Rețele instituționale

modificare

MURI

modificare

The Multidisciplinary University Research Initiative (MURI) cuprinde zeci de universități și câteva organizații guvernamentale. Printre universitățile participante se numără University of California, Berkeley; University of California, Los Angeles; University of California, San Diego; Massachusetts Institute of Technology și Imperial College din Londra. Sponsorii sunt Office of Naval Research și Defense Advanced Research Project Agency . [97]

MURI sprijină cercetarea în care se intersectează mai multe discipline științifice și inginerești tradiționale, pentru a accelera atât procesul de cercetare, cât și punerea în practică. Începând cu 2009, se aștepta ca 69 de instituții academice să participe la 41 de eforturi de cercetare. [98]

Metamorphose VI AISBL

modificare

The Virtual Institute for Artificial Electromagnetic Materials and Metamaterials, pe scurt „Metamorphose VI AISBL”, este o asociație internațională de promovare a materialelor și metamaterialelor electromagnetice artificiale. Aceasta organizează conferințe științifice, susține reviste de specialitate, creează și gestionează programe de cercetare, oferă programe de formare (inclusiv programe de doctorat și de formare pentru partenerii industriali) și transfer tehnologic către industria europeană. [99] [100]

Note

modificare
  1. ^ Shelby, R. A.; Smith D.R.; Shultz S.; Nemat-Nasser S.C. (). „Microwave transmission through a two-dimensional, isotropic, left-handed metamaterial” (PDF). Applied Physics Letters. 78 (4): 489. Bibcode:2001ApPhL..78..489S. doi:10.1063/1.1343489. Arhivat din original (PDF) la . 
  2. ^ Smith, D. R.; Padilla, WJ; Vier, DC; Nemat-Nasser, SC; Schultz, S (). „Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity”. Physical Review Letters. 84 (18): 4184–87. Bibcode:2000PhRvL..84.4184S. doi:10.1103/PhysRevLett.84.4184. PMID 10990641. 
  3. ^ a b c d e f g h i j k Engheta, Nader; Richard W. Ziolkowski (iunie 2006). Metamaterials: Physics and Engineering Explorations. Wiley & Sons. pp. xv, 3–30, 37, 143–50, 215–34, 240–56. ISBN 978-0-471-76102-0. 
  4. ^ a b c d e f g h i j Zouhdi, Saïd; Ari Sihvola; Alexey P. Vinogradov (decembrie 2008). Metamaterials and Plasmonics: Fundamentals, Modelling, Applications. New York: Springer-Verlag. pp. 3–10, Chap. 3, 106. ISBN 978-1-4020-9406-4. 
  5. ^ a b Smith, David R. (). „What are Electromagnetic Metamaterials?”. Novel Electromagnetic Materials. The research group of D.R. Smith. Arhivat din original la . Accesat în . 
  6. ^ a b Shelby, R. A.; Smith, D. R.; Schultz, S. (). „Experimental Verification of a Negative Index of Refraction”. Science. 292 (5514): 77–79. Bibcode:2001Sci...292...77S. doi:10.1126/science.1058847. PMID 11292865. 
  7. ^ Pendry, John B. (). Negative Refraction (PDF). Contemporary Physics⁠(d). 45. Princeton University Press. pp. 191–202. Bibcode:2004ConPh..45..191P. doi:10.1080/00107510410001667434. ISBN 978-0-691-12347-9. Arhivat din original (PDF) la . Accesat în . 
  8. ^ a b Veselago, V. G. (). „The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and μ”. Physics-Uspekhi. 10 (4): 509–514. Bibcode:1968SvPhU..10..509V. doi:10.1070/PU1968v010n04ABEH003699. 
  9. ^ a b c Brun, M.; S. Guenneau; and A.B. Movchan (). „Achieving control of in-plane elastic waves”. Appl. Phys. Lett.⁠(d). 94 (61903): 061903. Bibcode:2009ApPhL..94f1903B. doi:10.1063/1.3068491. 
  10. ^ Rainsford, Tamath J.; D. Abbott; Abbott, Derek (). Al-Sarawi, Said F, ed. „T-ray sensing applications: review of global developments”. Proc. SPIE. Smart Structures, Devices, and Systems II. 5649 Smart Structures, Devices, and Systems II (Poster session): 826–38. Bibcode:2005SPIE.5649..826R. doi:10.1117/12.607746. 
  11. ^ Cotton, Micheal G. (decembrie 2003). „Applied Electromagnetics” (PDF). 2003 Technical Progress Report (NITA – ITS). Telecommunications Theory (3): 4–5. Arhivat din original (PDF) la . Accesat în . 
  12. ^ a b c d e Alici, Kamil Boratay; Özbay, Ekmel (). „Radiation properties of a split ring resonator and monopole composite”. Physica Status Solidi B. 244 (4): 1192–96. Bibcode:2007PSSBR.244.1192A. doi:10.1002/pssb.200674505. 
  13. ^ Zharov A. A., Zharova N. A.,Noskov R. E., Shadrivov I. V. and Kivshar Y. S. (). „Birefringent left-handed metamaterials and perfect lenses for vectorial fields”. New Journal of Physics. 7 (1): 220. Bibcode:2005NJPh....7..220Z. doi:10.1088/1367-2630/7/1/220. 
  14. ^ Bowers J. A.; Hyde R. A. et al. "Evanescent electromagnetic wave conversion lenses I, II, III" US Patent and Trademark Office, Grant US-9081202-B2, 14 juli 2015, U.S. Patent 9081202
  15. ^ a b c d e f g h i j Slyusar, V.I. (). Metamaterials on antenna solutions (PDF). 7th International Conference on Antenna Theory and Techniques ICATT’09. Lviv, Ukraine. pp. 19–24. 
  16. ^ AIP News, Number 628 #1, March 13 Physics Today, May 2003, Press conference at APS March Meeting, Austin, Texas, March 4, 2003, New Scientist, vol 177, p. 24.
  17. ^ Parimi, P. V.; Lu, W. T.; Vodo, P; Sridhar, S (). „Photonic crystals: Imaging by flat lens using negative refraction”. Nature. 426 (6965): 404. Bibcode:2003Natur.426..404P. doi:10.1038/426404a. PMID 14647372. 
  18. ^ Kock, W. E. (). „Metal-Lens Antennas”. IRE Proc. 34 (11): 828–36. doi:10.1109/JRPROC.1946.232264. 
  19. ^ Kock, W.E. (). „Metallic Delay Lenses”. Bell Syst. Tech. J. 27: 58–82. doi:10.1002/j.1538-7305.1948.tb01331.x. 
  20. ^ Caloz, C.; Chang, C.-C.; Itoh, T. (). „Full-wave verification of the fundamental properties of left-handed materials in waveguide configurations” (PDF). J. Appl. Phys. 90 (11): 11. Bibcode:2001JAP....90.5483C. doi:10.1063/1.1408261. Arhivat din original (PDF) la . Accesat în . 
  21. ^ Eleftheriades, G.V.; Iyer A.K.; Kremer, P.C. (). „Planar Negative Refractive Index Media Using Periodically L-C Loaded Transmission Lines”. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques⁠(d). 50 (12): 2702–12. Bibcode:2002ITMTT..50.2702E. doi:10.1109/TMTT.2002.805197. 
  22. ^ Caloz, C.; Itoh, T. (). Application of the Transmission Line Theory of Left-handed (LH) Materials to the Realization of a Microstrip 'LH line'. IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium⁠(d). 2. p. 412. doi:10.1109/APS.2002.1016111. ISBN 978-0-7803-7330-3. 
  23. ^ Sievenpiper, Dan; et al. (noiembrie 1999). „High-Impedance Electromagnetic Surfaces with a Forbidden Frequency Band” (PDF). IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques⁠(d). 47 (11): 2059–74. Bibcode:1999ITMTT..47.2059S. doi:10.1109/22.798001. Arhivat din original (PDF) la . Accesat în . 
  24. ^ Pendry, John B.; David R. Smith (iunie 2004). „Reversing Light: Negative Refraction” (PDF). Physics Today. 57 (June 37): 2 of 9 (originally page 38 of pp. 37–45). Bibcode:2004PhT....57f..37P. doi:10.1063/1.1784272. Accesat în . 
  25. ^ Depine, Ricardo A.; Lakhtakia, Akhlesh (). „A new condition to identify isotropic dielectric-magnetic materials displaying negative phase velocity”. Microwave and Optical Technology Letters. 41 (4): 315–16. doi:10.1002/mop.20127. 
  26. ^ Voznesenskaya, A. and Kabanova, D. (2012) "Analysis of Ray Tracing Through Optical Systems with Metamaterial Elements", Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, Volume 5, Number 12, p. 5.
  27. ^ a b Plum, E.; Zhou, J.; Dong, J.; Fedotov, V. A.; Koschny, T.; Soukoulis, C. M.; Zheludev, N. I. (). „Metamaterial with negative index due to chirality” (PDF). Physical Review B. 79 (3): 035407. Bibcode:2009PhRvB..79c5407P. doi:10.1103/PhysRevB.79.035407. 
  28. ^ a b Zhang, S.; Park, Y.-S.; Li, J.; Lu, X.; Zhang, W.; Zhang, X. (). „Negative Refractive Index in Chiral Metamaterials”. Physical Review Letters. 102 (2): 023901. Bibcode:2009PhRvL.102b3901Z. doi:10.1103/PhysRevLett.102.023901. PMID 19257274. 
  29. ^ a b c d e Eleftheriades, George V.; Keith G. Balmain (). Negative-refraction metamaterials: fundamental principles and applications. Wiley. p. 340. Bibcode:2005nmfp.book.....E. ISBN 978-0-471-60146-3. 
  30. ^ Alù, Andrea and; Nader Engheta (ianuarie 2004). „Guided Modes in a Waveguide Filled With a Pair of Single-Negative (SNG), Double-Negative (DNG), and/or Double-Positive (DPS) Layers” (PDF). IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques⁠(d). 52 (1): 199–210. Bibcode:2004ITMTT..52..199A. doi:10.1109/TMTT.2003.821274. Accesat în . 
  31. ^ High, A.; et al. (). „Visible-frequency hyperbolic metasurface”. Nature. 522 (7555): 192–196. Bibcode:2015Natur.522..192H. doi:10.1038/nature14477. PMID 26062510. 
  32. ^ Takayama, O.; Lavrinenko, A. V. (). „Optics with hyperbolic materials” (PDF). Journal of the Optical Society of America B. 36 (8): F38–F48. doi:10.1364/JOSAB.36.000F38. 
  33. ^ Engheta, Nader; Richard W. Ziolkowski (). Metamaterials: physics and engineering explorations (added this reference on 2009-12-14.). Wiley & Sons. pp. 211–21. ISBN 978-0-471-76102-0. 
  34. ^ Valentine, J.; Zhang, S.; Zentgraf, T.; Ulin-Avila, E.; Genov, D. A.; Bartal, G.; Zhang, X. (). „Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index”. Nature. 455 (7211): 376–79. Bibcode:2008Natur.455..376V. doi:10.1038/nature07247. PMID 18690249. 
  35. ^ Pendry, JB (). „Metamaterials Generate Novel Electromagnetic Properties”. UC Berkeley Atomic Physics Seminar 290F. Arhivat din original (Seminar – lecture series) la . Accesat în . 
  36. ^ Chappell, William leads the IDEA laboratory at Purdue University (). „Metamaterials”. research in various technologies. Accesat în . 
  37. ^ a b Soukoulis, C. M., ed. (mai 2001). Photonic Crystals and Light Localization in the 21st Century (ed. Proceedings of the NATO Advanced Study Institute on Photonic Crystals and Light Localization, Crete, Greece, June 18–30, 2000). London: Springer London, Limited. pp. xi. ISBN 978-0-7923-6948-6. 
  38. ^ Marques, Ricardo; Medina, Francisco; Rafii-El-Idrissi, Rachid (). „Role of bianisotropy in negative permeability and left-handed metamaterials” (PDF). Physical Review B. 65 (14): 144440–41. Bibcode:2002PhRvB..65n4440M. doi:10.1103/PhysRevB.65.144440. Arhivat din original (PDF) la . 
  39. ^ Rill, M. S.; et al. (). „Negative-index bianisotropic photonic metamaterial fabricated by direct laser writing and silver shadow evaporation”. Optics Letters. 34 (1): 19–21. Bibcode:2009OptL...34...19R. doi:10.1364/OL.34.000019. PMID 19109626. 
  40. ^ Kriegler, C. E.; et al. (). „Bianisotropic photonic metamaterials” (PDF). IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 999 (2): 1–15. Bibcode:2010IJSTQ..16..367K. doi:10.1109/JSTQE.2009.2020809. 
  41. ^ Fedotov, V. A.; Mladyonov, P. L.; Prosvirnin, S. L.; Rogacheva, A. V.; Chen, Y.; Zheludev, N. I. (). „Asymmetric propagation of electromagnetic waves through a planar chiral structure”. Physical Review Letters. 97 (16): 167401. Bibcode:2006PhRvL..97p7401F. doi:10.1103/PhysRevLett.97.167401. PMID 17155432. 
  42. ^ Plum, E.; Fedotov, V. A.; Zheludev, N. I. (). „Planar metamaterial with transmission and reflection that depend on the direction of incidence”. Applied Physics Letters. 94 (13): 131901. Bibcode:2009ApPhL..94m1901P. doi:10.1063/1.3109780. 
  43. ^ Plum, E.; Liu, X.-X.; Fedotov, V. A.; Chen, Y.; Tsai, D. P.; Zheludev, N. I. (). „Metamaterials: Optical Activity without Chirality” (PDF). Phys. Rev. Lett. 102 (11): 113902. Bibcode:2009PhRvL.102k3902P. doi:10.1103/physrevlett.102.113902. PMID 19392202. 
  44. ^ Ren, M.; Plum, E.; Xu, J.; Zheludev, N. I. (). „Giant nonlinear optical activity in a plasmonic metamaterial”. Nature Communications. 3: 833. Bibcode:2012NatCo...3..833R. doi:10.1038/ncomms1805. PMID 22588295. 
  45. ^ Plum, E.; Fedotov, V. A.; Zheludev, N. I. (). „Specular optical activity of achiral metasurfaces” (PDF). Applied Physics Letters. 108 (14): 141905. Bibcode:2016ApPhL.108n1905P. doi:10.1063/1.4944775. 
  46. ^ Plum, E.; Fedotov, V. A.; Zheludev, N. I. (). „Extrinsic electromagnetic chirality in metamaterials”. Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 11 (7): 074009. Bibcode:2009JOptA..11g4009P. doi:10.1088/1464-4258/11/7/074009. 
  47. ^ C. Rizza; Andrea Di Falco; Michael Scalora; Alessandro Ciattoni (). „One-Dimensional Chirality: Strong Optical Activity in Epsilon-Near-Zero Metamaterials”. Phys. Rev. Lett. 115 (5): 057401. Bibcode:2015PhRvL.115e7401R. doi:10.1103/PhysRevLett.115.057401. PMID 26274441. 
  48. ^ Wang, Bingnan; et al. (noiembrie 2009). „Chiral metamaterials: simulations and experiments”. J. Opt. Soc. Am. A. 11 (11): 114003. Bibcode:2009JOptA..11k4003W. doi:10.1088/1464-4258/11/11/114003. 
  49. ^ Tretyakov, S.; Sihvola, A.; Jylhä, L. (). „Backward-wave regime and negative refraction in chiral composites”. Photonics and Nanostructures Fundamentals and Applications⁠(d). 3 (2–3): 107–15. Bibcode:2005PhNan...3..107T. doi:10.1016/j.photonics.2005.09.008. 
  50. ^ Capolino, Filippo (). „Chapter 32”. Theory and Phenomena of Metamaterials. Taylor & Francis. ISBN 978-1-4200-5425-5. 
  51. ^ Page, John (). „Metamaterials: Neither solid nor liquid”. Nature Materials. 10 (8): 565–66. Bibcode:2011NatMa..10..565P. doi:10.1038/nmat3084. PMID 21778996. 
  52. ^ Guenneau, S. B.; Movchan, A.; Pétursson, G.; Anantha Ramakrishna, S. (). „Acoustic metamaterials for sound focusing and confinement”. New Journal of Physics. 9 (11): 399. Bibcode:2007NJPh....9..399G. doi:10.1088/1367-2630/9/11/399. 
  53. ^ Efimov, S. P. (). 234_238.pdf „Compression of waves by artificial anisotropic medium” Verificați valoarea |url= (ajutor) (PDF). Acust. Zh. 25 (2): 234–238. [nefuncțională]
  54. ^ Szondy, David (). „New materials developed that are as light as aerogel, yet 10,000 times stronger”. Gizmag. 
  55. ^ Fang, Nicholas. „Projection Microstereolithography” (PDF). Department of Mechanical Science & Engineering, University of Illinois. Arhivat din original (PDF) la . Accesat în . 
  56. ^ Fesenmaier, Kimm (). „Miniature Truss Work”. Caltech. 
  57. ^ Ciattoni, A.; Rizza, C.; Palange, E. (). „Extreme nonlinear electrodynamics in metamaterials with very small linear dielectric permittivity”. Phys. Rev. A. 81 (4): 043839. Bibcode:2010PhRvA..81d3839C. doi:10.1103/PhysRevA.81.043839. 
  58. ^ Vincenti, M. A.; De Ceglia, D.; Ciattoni, A.; Scalora, M. (). „Singularity-driven second- and third-harmonic generation at epsilon-near-zero crossing points”. Phys. Rev. A. 84 (6): 063826. Bibcode:2011PhRvA..84f3826V. doi:10.1103/PhysRevA.84.063826. 
  59. ^ Capretti, Antonio; Wang, Yu; Engheta, Nader; Dal Negro, Luca (). „Enhanced third-harmonic generation in Si-compatible epsilon-near-zero indium tin oxide nanolayers”. Opt. Lett. 40 (7): 1500–3. Bibcode:2015OptL...40.1500C. doi:10.1364/OL.40.001500. PMID 25831369. 
  60. ^ Briane, Marc; Milton, Graeme W. (). „Homogenization of the Three-dimensional Hall Effect and Change of Sign of the Hall Coefficient” (PDF). Archive for Rational Mechanics and Analysis. 193 (3): 715–736. doi:10.1007/s00205-008-0200-y. 
  61. ^ Kadic, Muamer; Schittny, Robert; Bückmann, Tiemo; Kern, Christian; Wegener, Martin (). „Hall-Effect Sign Inversion in a Realizable 3D Metamaterial”. Physical Review X. 5 (2): 021030. Bibcode:2015PhRvX...5b1030K. doi:10.1103/PhysRevX.5.021030. 
  62. ^ Kern, Christian; Kadic, Muamer; Wegener, Martin (). „Experimental Evidence for Sign Reversal of the Hall Coefficient in Three-Dimensional Metamaterials”. Physical Review Letters. 118 (1): 016601. Bibcode:2017PhRvL.118a6601K. doi:10.1103/PhysRevLett.118.016601. PMID 28106428. 
  63. ^ Kern, Christian; Kadic, Muamer; Wegener, Martin (). „Parallel Hall effect from three-dimensional single-component metamaterials”. Applied Physics Letters. 107 (13): 132103. Bibcode:2015ApPhL.107m2103K. doi:10.1063/1.4932046. 
  64. ^ „Photonic Metamaterials”. Encyclopedia of Laser Physics and Technology. I & II. Wiley-VCH Verlag. . p. 1. Accesat în . 
  65. ^ Capolino, Filippo (). Applications of Metamaterials. Taylor & Francis, Inc. pp. 29–1, 25–14, 22–1. ISBN 978-1-4200-5423-1. Accesat în . 
  66. ^ Takayama, O.; Bogdanov, A. A., Lavrinenko, A. V. (). „Photonic surface waves on metamaterial interfaces”. Journal of Physics: Condensed Matter. 29 (46): 463001. Bibcode:2017JPCM...29T3001T. doi:10.1088/1361-648X/aa8bdd. PMID 29053474. 
  67. ^ Bormashenko, Edward; Legchenkova, Irina (ianuarie 2020). „Negative Effective Mass in Plasmonic Systems”. Materials (în engleză). 13 (8): 1890. Bibcode:2020Mate...13.1890B. doi:10.3390/ma13081890. PMC 7215794  . PMID 32316640. 
  68. ^ Bormashenko, Edward; Legchenkova, Irina; Frenkel, Mark (ianuarie 2020). „Negative Effective Mass in Plasmonic Systems II: Elucidating the Optical and Acoustical Branches of Vibrations and the Possibility of Anti-Resonance Propagation”. Materials (în engleză). 13 (16): 3512. Bibcode:2020Mate...13.3512B. doi:10.3390/ma13163512. PMC 7476018  . PMID 32784869. 
  69. ^ Oliveri, G.; Werner, D.H.; Massa, A. (). „Reconfigurable electromagnetics through metamaterials – A review”. Proceedings of the IEEE⁠(d). 103 (7): 1034–56. doi:10.1109/JPROC.2015.2394292. 
  70. ^ Costas Soukoulis (). „Metamaterials found to work for visible light”. DOE /Ames Laboratory⁠(d). Accesat în . 
  71. ^ Enoch, Stefan; Tayeb, GéRard; Sabouroux, Pierre; Guérin, Nicolas; Vincent, Patrick (). „A Metamaterial for Directive Emission”. Physical Review Letters. 89 (21): 213902. Bibcode:2002PhRvL..89u3902E. doi:10.1103/PhysRevLett.89.213902. PMID 12443413. 
  72. ^ Siddiqui, O.F.; Mo Mojahedi; Eleftheriades, G.V. (). „Periodically loaded transmission line with effective negative refractive index and negative group velocity”. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 51 (10): 2619–25. Bibcode:2003ITAP...51.2619S. doi:10.1109/TAP.2003.817556. 
  73. ^ Wu, B.-I.; W. Wang, J. Pacheco, X. Chen, T. Grzegorczyk and J. A. Kong; Pacheco, Joe; Chen, Xudong; Grzegorczyk, Tomasz M.; Kong, Jin Au (). „A Study of Using Metamaterials as Antenna Substrate to Enhance Gain”. Progress in Electromagnetics Research. 51: 295–28. doi:10.2528/PIER04070701. 
  74. ^ Li, W.; Valentine, J. (). „Metamaterial Perfect Absorber Based Hot Electron Photodetection”. Nano Letters. 14 (6): 3510–14. Bibcode:2014NanoL..14.3510L. doi:10.1021/nl501090w. PMID 24837991. 
  75. ^ Yu, Peng; Wu, Jiang; Ashalley, Eric; Govorov, Alexander; Wang, Zhiming (). „Dual-band absorber for multispectral plasmon-enhanced infrared photodetection” (PDF). Journal of Physics D: Applied Physics (în engleză). 49 (36): 365101. Bibcode:2016JPhD...49J5101Y. doi:10.1088/0022-3727/49/36/365101. ISSN 0022-3727. 
  76. ^ Yu, Peng; Besteiro, Lucas V.; Huang, Yongjun; Wu, Jiang; Fu, Lan; Tan, Hark H.; Jagadish, Chennupati; Wiederrecht, Gary P.; Govorov, Alexander O. (). „Broadband Metamaterial Absorbers”. Advanced Optical Materials (în engleză). 7 (3): 1800995. doi:10.1002/adom.201800995. ISSN 2195-1071. 
  77. ^ Pendry, J. B. (). „Negative Refraction Makes a Perfect Lens”. Physical Review Letters. 85 (18): 3966–69. Bibcode:2000PhRvL..85.3966P. doi:10.1103/PhysRevLett.85.3966. PMID 11041972. 
  78. ^ Fang, N.; Lee, H; Sun, C; Zhang, X (). „Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens”. Science. 308 (5721): 534–37. Bibcode:2005Sci...308..534F. doi:10.1126/science.1108759. PMID 15845849. 
  79. ^ „First Demonstration of a Working Invisibility Cloak”. Office of News & Communications Duke University. Arhivat din original la . Accesat în . 
  80. ^ Schurig, D.; et al. (). „Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies”. Science. 314 (5801): 977–80. Bibcode:2006Sci...314..977S. doi:10.1126/science.1133628. PMID 17053110. 
  81. ^ „Experts test cloaking technology”. BBC News. . Accesat în . 
  82. ^ „Engineers see progress in creating 'invisibility cloak'”. purdue.edu. 
  83. ^ Alù, Andrea; Engheta, Nader (). „Achieving transparency with plasmonic and metamaterial coatings”. Phys. Rev. E. 72 (1): 016623. Bibcode:2005PhRvE..72a6623A. doi:10.1103/PhysRevE.72.016623. PMID 16090123. 
  84. ^ Merritt, Richard (January 2009) "Next Generation Cloaking Device Demonstrated: Metamaterial renders object 'invisible'" Arhivat în , la Wayback Machine.
  85. ^ Modi, A. Y.; Alyahya, M. A.; Balanis, C. A.; Birtcher, C. R. (). „Metasurface-Based Method for Broadband RCS Reduction of Dihedral Corner Reflectors with Multiple Bounces”. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 67 (3): 1. doi:10.1109/TAP.2019.2940494. 
  86. ^ Modi, A. Y.; Balanis, C. A.; Birtcher, C. R.; Shaman, H. (). „New Class of RCS-Reduction Metasurfaces Based on Scattering Cancellation Using Array Theory”. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 67 (1): 298–308. Bibcode:2019ITAP...67..298M. doi:10.1109/TAP.2018.2878641. 
  87. ^ Modi, Anuj Y.; Balanis, Constantine A.; Birtcher, Craig R.; Shaman, Hussein N. (). „Novel Design of Ultrabroadband Radar Cross Section Reduction Surfaces Using Artificial Magnetic Conductors”. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 65 (10): 5406–5417. Bibcode:2017ITAP...65.5406M. doi:10.1109/TAP.2017.2734069. 
  88. ^ MarÃ; de Cos, Elena; Alvarez Lopez, Yuri; Las-Heras, Fernando (). „A novel approach for RCS reduction using a combination of artificial magnetic conductors”. Progress in Electromagnetics Research. 107: 147–159. doi:10.2528/PIER10060402. 
  89. ^ Li, Yongfeng; Zhang, Jieqiu; Qu, Shaobo; Wang, Jiafu; Chen, Hongya; Xu, Zhuo; Zhang, Anxue (). „Wideband radar cross section reduction using two-dimensional phase gradient metasurfaces”. Applied Physics Letters. 104 (22): 221110. Bibcode:2014ApPhL.104v1110L. doi:10.1063/1.4881935. 
  90. ^ Yu, Nanfang; Genevet, Patrice; Kats, Mikhail A.; Aieta, Francesco; Tetienne, Jean-Philippe; Capasso, Federico; Gaburro, Zeno (octombrie 2011). „Light Propagation with Phase Discontinuities: Generalized Laws of Reflection and Refraction”. Science. 334 (6054): 333–7. Bibcode:2011Sci...334..333Y. doi:10.1126/science.1210713. PMID 21885733. 
  91. ^ Johnson, R. Colin (). „Metamaterial cloak could render buildings 'invisible' to earthquakes”. EETimes.com. Accesat în . 
  92. ^ Barras, Colin (). „Invisibility cloak could hide buildings from quakes”. New Scientist. p. 1. Accesat în . 
  93. ^ „Wrinkled metamaterials for controlling light and sound propagation”. KurzweilAI. . Accesat în . 
  94. ^ Rudykh, S.; Boyce, M. C. (). „Transforming Wave Propagation in Layered Media via Instability-Induced Interfacial Wrinkling”. Physical Review Letters. 112 (3): 034301. Bibcode:2014PhRvL.112c4301R. doi:10.1103/PhysRevLett.112.034301. PMID 24484141. 
  95. ^ Shore, R. A.; Yaghjian, A. D. (). „Traveling waves on two- and three-dimensional periodic arrays of lossless scatterers”. Radio Science. 42 (6): RS6S21. Bibcode:2007RaSc...42.6S21S. doi:10.1029/2007RS003647. 
  96. ^ Li, Y.; Bowler, N. (). „Traveling waves on three-dimensional periodic arrays of two different magnetodielectric spheres arbitrarily arranged on a simple tetragonal lattice”. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 60 (6): 2727–39. Bibcode:2012ITAP...60.2727L. doi:10.1109/tap.2012.2194637. 
  97. ^ MURI metamaterials, UC Berkeley (). „Scalable and Reconfigurable Electromagnetic Metamaterials and Devices”. Arhivat din original la . Accesat în . 
  98. ^ U.S. Department of Defense, Office of the Assistant Secretary of Defense (Public Affairs) (). „DoD Awards $260 Million in University Research Funding”. DoD. Arhivat din original la . Accesat în . 
  99. ^ Tretyakov, Prof. Sergei; President of the Association; Dr. Vladmir Podlozny; Secretary General (). „Metamorphose” (See the "About" section of this web site for information about this organization.). Metamaterials research and development. Metamorphose VI. Accesat în . 
  100. ^ de Baas, A. F.; J. L. Vallés (). „Success stories in the Materials domain” (PDF). Metamorphose. Networks of Excellence Key for the future of EU research: 19. Accesat în . 
Adus de la https://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Metamaterial&oldid=16386935