Метаматериал - Metamaterial

Метаматериал с отрицательным индексом конфигурация массива, который был построен из меди кольцевые резонаторы и провода, установленные на соединяющихся листах печатной платы из стекловолокна. Полный массив состоит из 3 элементарных ячеек по 20 × 20 с габаритными размерами 10 мм × 100 мм × 100 мм (0,39в × 3,94 дюйма × 3,94 дюйма).^[1][2]

А метаматериал (от Греческий слово μετά мета, что означает "за пределами" и латинский слово Материя, что означает «материя» или «материал») является любым материал спроектирован так, чтобы обладать свойствами, которые не встречаются в материалах природного происхождения.^[3] Они состоят из сборок множества элементов из композитных материалов, таких как металлы и пластмассы. Материалы обычно располагаются в виде повторяющихся узоров в масштабе меньшем, чем длины волн явлений, на которые они влияют. Метаматериалы получают свои свойства не из свойств основных материалов, а из их недавно разработанных структур. Их точные форма, геометрия, размер, ориентация а расположение придает им умные свойства, позволяющие манипулировать электромагнитные волны: блокируя, поглощая, усиливая или изгибая волны, чтобы получить преимущества, выходящие за рамки того, что возможно с обычными материалами.

Правильно спроектированные метаматериалы могут воздействовать на волны электромагнитное излучение или же звук способом, не наблюдаемым для сыпучих материалов.^[4][5][6] Те, которые демонстрируют негатив показатель преломления для определенных длин волн были в центре внимания большого количества исследований.^[7][8][9] Эти материалы известны как метаматериалы с отрицательным индексом.

Возможные применения метаматериалов разнообразны и включают: оптические фильтры, медицинское оборудование, удаленный аэрокосмический приложения, обнаружение датчиков и мониторинг инфраструктуры, умная солнечная энергия управление, сдерживание толпы, обтекатели, высокочастотная связь на поле боя и линзы для антенн с высоким коэффициентом усиления, улучшающие ультразвуковые датчики, и даже ограждающие конструкции от землетрясений.^{[10][11][12][13]} Метаматериалы предлагают потенциал для создания суперлинзы. Такой объектив может позволить получать изображения ниже предел дифракции это минимум разрешающая способность этого можно добиться с помощью обычных стеклянных линз. Форма «невидимости» была продемонстрирована с использованием материалы с градиентным индексом. Акустический и сейсмические метаматериалы также являются областями исследований.^[10][14]

Исследования метаматериалов являются междисциплинарными и включают такие области, как электротехника, электромагнетизм, классический оптика, физика твердого тела, СВЧ и антенная техника, оптоэлектроника, материаловедение, нанонаука и полупроводник инженерное дело.^[5]

История

Основная статья: История метаматериалов

Исследования искусственных материалов для манипулирования электромагнитные волны началось в конце 19 века. Некоторые из самых ранних структур, которые можно считать метаматериалами, были изучены Джагадиш Чандра Босе, который в 1898 году исследовал вещества с хиральный характеристики. Карл Фердинанд Линдман учился волновое взаимодействие с металлическим спирали как искусственный хиральные среды в начале ХХ века.

В конце 1940-х гг. Уинстон Э. Кок из AT&T Bell Laboratories разработали материалы, которые имели характеристики, аналогичные метаматериалам. В 1950-1960-х годах искусственные диэлектрики были изучены на легкий микроволновые антенны. СВЧ поглотители радаров были исследованы в 1980-х и 1990-х годах как приложения для искусственных хиральных сред.^[5][15][16]

Материалы с отрицательным индексом были впервые теоретически описаны Виктор Веселаго в 1967 г.^[17] Он доказал, что такие материалы могут пропускать свет. Он показал, что фазовая скорость можно сделать антипараллельным направлению Вектор Пойнтинга. Это противоречит распространение волн в природных материалах.^[9]

В 2000 г. Джон Пендри был первым, кто определил практический способ создания левого метаматериала, материала, в котором правило правой руки не соблюдается.^[17] Такой материал позволяет электромагнитной волне передавать энергию (иметь групповая скорость ) против своего фазовая скорость. Идея Пендри заключалась в том, что металлические провода, выровненные вдоль направления волны, могли обеспечивать отрицательное диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая функция ε <0). Натуральные материалы (например, сегнетоэлектрики ) отображать отрицательную диэлектрическую проницаемость; проблема заключалась в достижении отрицательной проницаемости (µ <0). В 1999 году Пендри продемонстрировал, что разрезное кольцо (С-образной формы) с осью, расположенной вдоль направления распространения волны, может это делать. В той же статье он показал, что периодический массив проводов и колец может вызвать отрицательный показатель преломления. Пендри также предложил родственный дизайн с отрицательной проницаемостью, рулет с вареньем.

В 2000 г. Дэвид Р. Смит и другие. сообщил о экспериментальная демонстрация функционирования электромагнитных метаматериалов путем горизонтальной укладки, периодически, кольцевые резонаторы и конструкции из тонкой проволоки. В 2002 году был предложен метод реализации метаматериалов с отрицательным показателем преломления с использованием линий передачи с искусственными сосредоточенными элементами в микрополоска технологии. В 2003 г. комплексный (действительная и мнимая части) отрицательный показатель преломления^[18] и визуализация с помощью плоской линзы^[19] с использованием левых метаматериалов. К 2007 году эксперименты с участием отрицательный показатель преломления проводились многими группами.^[4][13] На микроволновых частотах первое, несовершенное плащ-невидимка был реализован в 2006 году.^{[20][21][22][23][24]}

Электромагнитные метаматериалы

Электромагнитный метаматериал влияет электромагнитные волны которые сталкиваются с его структурными особенностями, которые меньше длины волны, или взаимодействуют с ними. Вести себя как однородный материал точно описан эффективным показатель преломления, его характеристики должны быть намного меньше длины волны.^{[нужна цитата ]}

За микроволновое излучение, функции порядка миллиметры. Метаматериалы СВЧ-диапазона обычно состоят из массивов электропроводящих элементов (таких как петли из проволоки), которые имеют подходящие индуктивный и емкостной характеристики. Многие микроволновые метаматериалы используют кольцевые резонаторы.^[6][7]

Фотонные метаматериалы структурированы на нанометр масштабировать и управлять светом на оптических частотах. Фотонные кристаллы и частотно-избирательные поверхности, такие как дифракционные решетки, диэлектрические зеркала и оптические покрытия проявлять сходство с субволна структурированные метаматериалы. Однако их обычно считают отличными от метаматериалов, поскольку их функция возникает из-за дифракции или интерференции, и поэтому они не могут быть аппроксимированы как однородный материал.^{[нужна цитата ]} Однако материальные структуры, такие как фотонные кристаллы, эффективны в видимый световой спектр. Середина видимого спектра имеет длину волны примерно 560 нм (для солнечного света). Фотонно-кристаллические структуры обычно составляют половину этого размера или меньше, то есть <280 нм.^{[нужна цитата ]}

Плазмонные метаматериалы использовать поверхностные плазмоны, которые представляют собой пакеты электрического заряда, которые коллективно колеблются на поверхности металлов на оптических частотах.

Частотно-избирательные поверхности (FSS) могут проявлять субволновые характеристики и известны под разными названиями. искусственные магнитные проводники (AMC) или поверхности с высоким импедансом (HIS). FSS отображает индуктивные и емкостные характеристики, которые напрямую связаны с их субволновой структурой.^[25]

Электромагнитные метаматериалы можно разделить на следующие классы:^{[4][17][5][26]}

Отрицательный показатель преломления

Сравнение рефракции в левом метаматериале с преломлением в нормальном материале

Основные статьи: Метаматериал с отрицательным индексом и Отрицательное преломление

Метаматериалы с отрицательным показателем преломления (NIM) характеризуются отрицательным показателем преломления. Другие термины для NIM включают «левостороннюю среду», «среду с отрицательным показателем преломления» и «среду с обратной волной».^[4] NIM, где отрицательный показатель преломления возникает из-за одновременно отрицательной диэлектрической проницаемости и отрицательной проницаемости, также известны как двойные отрицательные метаматериалы или двойные отрицательные материалы (DNG).^[17]

Если предположить, что материал хорошо аппроксимируется реальной диэлектрической проницаемостью и проницаемостью, соотношение между диэлектрическая проницаемость ${\displaystyle \epsilon _{r}}$, проницаемость ${\displaystyle \mu _{r}}$ и показатель преломления п дан кем-то${\displaystyle \scriptstyle n=\pm {\sqrt {\epsilon _{\mathrm {r} }\mu _{\mathrm {r} }}}}$. Все известные неметаматериальные прозрачные материалы (стекло, вода, ...) обладают положительным ${\displaystyle \epsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \mu _{r}}$. По соглашению положительный квадратный корень используется для п. Однако некоторые инженерные метаматериалы имеют ${\displaystyle \epsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \mu _{r}<0}$. Потому что продукт ${\displaystyle \epsilon _{r}\mu _{r}}$ положительный, п является настоящий. В таких условиях необходимо извлечь отрицательный квадратный корень для п. Когда оба ${\displaystyle \epsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \mu _{r}}$ положительные (отрицательные), волны распространяются в вперед (назад) направление. Электромагнитные волны не могут распространяться в материалах с ${\displaystyle \epsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \mu _{r}}$ противоположного знака, так как показатель преломления становится воображаемый. Такие материалы непрозрачны для электромагнитного излучения, и примеры включают плазмонный материалы, такие как металлы (золото, серебро, ...).

Видео, показывающее отрицательное преломление света на однородной плоской границе раздела.

Вышеизложенные соображения являются упрощенными для реальных материалов, которые должны иметь комплексные значения. ${\displaystyle \epsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \mu _{r}}$. Реальные части обоих ${\displaystyle \epsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \mu _{r}}$ не обязательно быть отрицательным, чтобы пассивный материал отображал отрицательное преломление.^[27][28] Действительно, отрицательный показатель преломления для волн с круговой поляризацией также может возникать из-за хиральности.^[29][30] Метаматериалы с негативом п обладают множеством интересных свойств:^[5][31]

• Закон Снеллиуса (п₁грехθ₁ = п₂грехθ₂) по-прежнему описывает рефракцию, но как п₂ отрицательно, падающие и преломленные лучи находятся на одно и тоже сторона нормали к поверхности на границе материалов с положительным и отрицательным показателями преломления.
• Черенковское излучение указывает в другую сторону.^{[требуется дальнейшее объяснение ]}
• Усредненное по времени Вектор Пойнтинга является антипараллельный к фазовая скорость. Однако для распространения волн (энергии) a -µ должен быть в паре с -ε чтобы удовлетворить зависимость волнового числа от параметров материала ${\displaystyle kc=\omega {\sqrt {\mu \epsilon }}}$.

Отрицательный показатель преломления математически выводится из векторного триплета E, ЧАС и k.^[5]

За плоские волны распространяющиеся в электромагнитных метаматериалах, электрическом поле, магнитном поле и волновой вектор следовать правило левой руки, обратное поведению обычных оптических материалов.

На сегодняшний день отрицательный показатель преломления имеют только метаматериалы.^[4][31][32]

Один отрицательный

Одиночные отрицательные метаматериалы (SNG) имеют либо отрицательную относительную диэлектрическую проницаемость (εр) или отрицательная относительная проницаемость (µр), но не то и другое одновременно.^[17] Они действуют как метаматериалы в сочетании с другим дополнительным SNG, совместно действующим как DNG.

Негативные носители Epsilon (ENG) показывают отрицательное εр а µр положительный.^[4][31][17] Многие плазмы обладают этой характеристикой. Например, благородные металлы такие как золото или серебро являются ENG в инфракрасный и видимый спектр.

Мю-отрицательные среды (MNG) показывают положительный εр и отрицательные µр.^[4][31][17] Этой характеристикой обладают гиротропные или гиромагнитные материалы. Гиротропный материал - это материал, который был изменен наличием квазистатического магнитное поле, позволяя магнитооптический эффект.^{[нужна цитата ]} Магнитооптический эффект - это явление, при котором электромагнитная волна распространяется через такую ​​среду. В таком материале эллиптические поляризации, вращающиеся влево и вправо, могут распространяться с разными скоростями. Когда свет проходит через слой магнитооптического материала, результат называется Эффект Фарадея: the поляризация плоскость можно вращать, образуя Ротатор Фарадея. Результаты такого отражения известны как магнитооптический эффект Керра (не путать с нелинейный Эффект Керра ). Два гиротропных материала с обратными направлениями вращения двух основных поляризаций называются оптические изомеры.

Соединение плиты из материала ENG и плиты из MNG привело к появлению таких свойств, как резонансы, аномальное туннелирование, прозрачность и нулевое отражение. Подобно материалам с отрицательным коэффициентом преломления, SNG по своей природе дисперсны, поэтому их εр, µр и показатель преломления n являются функцией частоты.^[31]

Гиперболический

Гиперболические метаматериалы (ГММ) ведут себя как металл для определенной поляризации или направления распространения света и ведут себя как диэлектрик для другого из-за отрицательной и положительной компонент тензора диэлектрической проницаемости, давая экстремальные значения. анизотропия. Материалы соотношение дисперсии в пространстве волнового вектора образует гиперболоид и поэтому его называют гиперболическим метаматериалом. Чрезвычайная анизотропия ГММ приводит к направленному распространению света внутри и на поверхности.^[33] ГММ продемонстрировали различные потенциальные применения, такие как зондирование, визуализация, управление оптическими сигналами, усиленные эффекты плазмонного резонанса.^[34]

Запрещенная зона

Дальнейшая информация: Фотонный кристалл, Электронная зонная структура, и Связанное колебание

Электромагнитный запрещенная зона метаматериалы (EBG или EBM) контролируют распространение света. Это достигается либо с помощью фотонные кристаллы (ПК) или материалы для левшей (LHM). ПК могут вообще запретить распространение света. Оба класса могут позволить свету распространяться в определенных, заданных направлениях, и оба могут быть разработаны с запрещенными зонами на желаемых частотах.^[35][36] Размер периода EBG составляет значительную часть длины волны, создавая конструктивные и деструктивные помехи.

ПК отличаются от субволновых структур, таких как перестраиваемые метаматериалы, поскольку характеристики ПК определяются его характеристиками запрещенной зоны. Размеры ПК соответствуют длине волны света, в отличие от других метаматериалов, которые демонстрируют субволновую структуру. Кроме того, ПК функционируют за счет рассеивания света. Напротив, метаматериал не использует дифракцию.^[37]

ПК имеют периодические включения, которые препятствуют распространению волн из-за деструктивной интерференции включений от рассеяния. Свойство фотонной запрещенной зоны ПК делает их электромагнитным аналогом электронных полупроводниковых кристаллов.^[38]

EBG предназначены для создания высококачественных периодических диэлектрических структур с низкими потерями. EBG влияет на фотоны так же, как полупроводниковые материалы влияют на электроны. ПК - идеальный материал для запрещенной зоны, поскольку они не пропускают свет.^[39] Каждая единица заданной периодической структуры действует как один атом, хотя и гораздо большего размера.^[4][39]

EBG предназначены для предотвращения распространения выделенного пропускная способность частот, для определенных углов прихода и поляризации. Для придания EBG особых свойств были предложены различные формы и конструкции. На практике невозможно построить безупречный прибор EBG.^[4][5]

EBG были изготовлены для частот от нескольких гигагерц (ГГц) до нескольких терагерц (ТГц), для радио, микроволнового и среднего инфракрасного диапазонов частот. Разработка приложений EBG включает линия передачи, поленницы из квадратных диэлектрических стержней и нескольких различных типов с низким коэффициентом усиления антенны.^[4][5]

Двойная положительная среда

Двойные положительные среды (ДПС) действительно встречаются в природе, например, встречающиеся в природе. диэлектрики. Проницаемость и магнитная проницаемость положительны, и волна распространяется в прямом направлении. Созданы искусственные материалы, сочетающие свойства ДПС, ЭНГ и МНГ.^[4][17]

Би-изотропные и бианизотропные

Разделение метаматериалов на двойные или одиночные отрицательные или двойные положительные обычно предполагает, что метаматериал имеет независимые электрические и магнитные отклики, описываемые ε и µ. Однако во многих случаях электрическое поле причины магнитный поляризация, а магнитное поле индуцирует электрическую поляризацию, известную как магнитоэлектрическая связь. Такие носители обозначаются как биизотропный. Среды с магнитоэлектрической связью и анизотропный (что имеет место для многих метаматериальных структур^[40]), называются бианизотропными.^[41][42]

Магнитоэлектрической связи биизотропных сред присущи четыре материальных параметра. Они электрический (E) и магнитный (ЧАС) напряженность поля и электрический (D) и магнитный (B) плотности потока. Это параметры ε, µ, κ и χ или диэлектрическая проницаемость, магнитная проницаемость, сила хиральности и параметр Теллегена соответственно. В этом типе сред параметры материала не меняются при изменении во вращении. система координат измерений. В этом смысле они инвариантны или скаляр.^[5]

Собственные магнитоэлектрические параметры, κ и χ, влиять на фаза волны. Эффект параметра хиральности заключается в разделении показателя преломления. В изотропных средах это приводит к распространению волн только в том случае, если ε и µ имеют один и тот же знак. В биизотропных средах с χ предполагается равным нулю, и κ ненулевое значение, появляются разные результаты. Может возникнуть либо обратная волна, либо прямая волна. В качестве альтернативы могут возникнуть две прямые волны или две обратные волны, в зависимости от силы параметра хиральности.

В общем случае определяющие соотношения для бианизотропных материалов имеют вид ${\displaystyle \mathbf {D} =\epsilon \mathbf {E} +\xi \mathbf {H} ,}$${\displaystyle \mathbf {B} =\zeta \mathbf {E} +\mu \mathbf {H} ,}$куда ${\displaystyle \epsilon }$ и ${\displaystyle \mu }$ - тензоры диэлектрической проницаемости и проницаемости соответственно, а ${\displaystyle \xi }$ и ${\displaystyle \zeta }$ - два магнитоэлектрических тензора. Если среда обратная, диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость являются симметричными тензорами, и ${\displaystyle \xi =-\zeta ^{T}=-i\kappa ^{T}}$, куда ${\displaystyle \kappa }$ - киральный тензор, описывающий киральный электромагнитный и обратный магнитоэлектрический отклик. Киральный тензор можно выразить как ${\displaystyle \kappa ={\tfrac {1}{3}}\operatorname {tr} (\kappa )I+N+J}$, куда ${\displaystyle \operatorname {tr} (\kappa )}$ это след ${\displaystyle \kappa }$, I - единичная матрица, N - симметричный тензор без следов, J - антисимметричный тензор. Такое разложение позволяет нам классифицировать взаимный бианизотропный отклик, и мы можем выделить следующие три основных класса: (i) хиральные среды (${\displaystyle \operatorname {tr} (\kappa )\neq 0,N\neq 0,J=0}$), (ii) псевдохиральные среды (${\displaystyle \operatorname {tr} (\kappa )=0,N\neq 0,J=0}$), (iii) омега-медиа (${\displaystyle \operatorname {tr} (\kappa )=0,N=0,J\neq 0}$).

Хиральный

Ручное использование метаматериалов является потенциальным источником путаницы, поскольку в литературе по метаматериалам используются два противоречащих друг другу использования терминов. оставили- и правша. Первый относится к одной из двух волн с круговой поляризацией, которые распространяются в киральных средах. Второй относится к триплету электрического поля, магнитного поля и вектора Пойнтинга, которые возникают в средах с отрицательным показателем преломления, которые в большинстве случаев не являются хиральными.

Обычно хиральный и / или бианизотропный электромагнитный отклик является следствием трехмерной геометрической хиральности: 3D-хиральный метаматериалы состоят из встраивания 3D-хиральных структур в основную среду, и они показывают эффекты поляризации, связанные с киральностью Такие как оптическая активность и круговой дихроизм. Концепция чего-либо 2D хиральность также существует, и плоский объект называется хиральным, если он не может быть наложен на его зеркальное изображение, пока он не поднимается с плоскости. Было обнаружено, что 2D-хиральные метаматериалы, которые являются анизотропными и подверженными потерям, демонстрируют направленную асимметричную передачу (отражение, поглощение) волн с круговой поляризацией из-за дихрозии кругового преобразования.^[43][44] С другой стороны, бианизотропный отклик может возникать из-за геометрических ахиральных структур, не обладающих ни двумерной, ни трехмерной внутренней хиральностью. Плам и его коллеги исследовали магнитоэлектрическую связь за счет внешняя хиральность, где расположение (ахиральной) структуры вместе с волновым вектором излучения отличается от ее зеркального отображения и наблюдается большая настраиваемая линейная оптическая активность,^[45] нелинейно-оптическая активность,^[46] зеркальная оптическая активность^[47] и круговой конверсионный дихроизм.^[48] Рицца и другие.^[49] предложил одномерные киральные метаматериалы, в которых эффективный киральный тензор не обращается в нуль, если система геометрически одномерная киральная (зеркальное изображение всей структуры не может быть наложено на нее с помощью трансляций без поворотов).

3D-киральные метаматериалы строятся из хиральный материалы или резонаторы, в которых эффективный параметр хиральности ${\displaystyle \kappa }$ не равно нулю. Свойства распространения волн в таких хиральных метаматериалах демонстрируют, что отрицательное преломление может быть реализовано в метаматериалах с сильной хиральностью и положительной ${\displaystyle \epsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \mu _{r}}$.^[50][51] Это потому, что показатель преломления ${\displaystyle n}$ имеет различные значения для волн с левой и правой круговой поляризацией, задаваемые формулой

${\displaystyle n=\pm {\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}\pm \kappa }$

Видно, что отрицательный индекс будет иметь место для одной поляризации, если ${\displaystyle \kappa }$ > ${\displaystyle {\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}}$. В этом случае не обязательно, чтобы один или оба ${\displaystyle \epsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \mu _{r}}$ быть отрицательным для распространения обратной волны.^[5] Отрицательный показатель преломления из-за хиральности впервые одновременно и независимо наблюдал Плам и другие.^[29] и Чжан и другие.^[30] в 2009.

На базе ФСС

Основная статья: Настраиваемые метаматериалы § Частотно-селективные поверхностные метаматериалы

Частотно-селективные поверхностные метаматериалы блокируют сигналы в одном диапазоне волн и пропускают их в другом диапазоне. Они стали альтернативой метаматериалам с фиксированной частотой. Они позволяют произвольно изменять частоты в одной среде, а не ограничивать фиксированные ограничения. частотный отклик.^[52]

Другие типы

Эластичный

Эти метаматериалы используют разные параметры для достижения отрицательного показателя преломления в материалах, которые не являются электромагнитными. Кроме того, «новая конструкция для упругих метаматериалов, которые могут вести себя как жидкости или твердые тела в ограниченном диапазоне частот, может открыть новые приложения, основанные на контроле акустических, упругих и сейсмические волны."^[53] Их еще называют механические метаматериалы.^{[нужна цитата ]}

Акустический

Основная статья: Акустические метаматериалы

Акустические метаматериалы контролируют, направляют и манипулируют звук в виде звуковой, инфразвуковой или же ультразвуковой волны в газы, жидкости и твердые вещества. Как и в случае с электромагнитными волнами, звуковые волны могут иметь отрицательное преломление.^[14]

Управление звуковыми волнами в основном осуществляется через объемный модуль β, плотность вещества ρ и хиральность. Объемный модуль и плотность являются аналогами диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемости в электромагнитных метаматериалах. С этим связана механика звуковая волна распространение в решетка структура.^[54] Также материалы имеют масса и внутренние степени жесткость. Вместе они образуют резонансный системы и механический (звуковой) резонанс могут быть возбуждены соответствующими звуковыми частотами (например, звуковыми импульсы ).

Структурные

Структурные метаматериалы обладают такими свойствами, как дробимость и легкий вес. С помощью проекционная микростереолитография, микрорешетки могут быть созданы с использованием таких форм, как фермы и фермы. Материалы на четыре порядка жестче обычных аэрогель, но с такой же плотностью. Такие материалы могут выдерживать нагрузку, по крайней мере, в 160 000 раз превышающую их собственный вес, за счет чрезмерного ограничения материалов.^[55][56]

Керамический метаматериал нанотрубки можно сплющить и вернуть в исходное состояние.^[57]

Нелинейный

Основная статья: Нелинейные метаматериалы

Могут быть изготовлены метаматериалы, которые включают некоторую форму нелинейный среды, свойства которых меняются в зависимости от мощности падающей волны. Нелинейные среды необходимы для нелинейная оптика. Большинство оптических материалов имеют относительно слабый отклик, что означает, что их свойства меняются лишь на небольшую величину при больших изменениях интенсивности электромагнитное поле. Локальные электромагнитные поля включений в нелинейных метаматериалах могут быть намного больше среднего значения поля. Кроме того, были предсказаны и обнаружены замечательные нелинейные эффекты, если эффективная диэлектрическая проницаемость метаматериала очень мала (эпсилон-среда, близкая к нулю).^[58][59][60] Кроме того, экзотические свойства, такие как отрицательный показатель преломления, создают возможности для адаптации согласование фаз условия, которые должны выполняться в любой нелинейно-оптической структуре.

Метаматериалы холла

Основная статья: эффект Холла

В 2009 году Марк Брайан и Грэм Милтон^[61] математически доказано, что в принципе можно поменять знак композита на основе 3 материалов в 3D, сделанном только из материалов с положительным или отрицательным знаком коэффициента Холла. Позже в 2015 году Муамер Кадич и др.^[62] показали, что простая перфорация изотропного материала может привести к изменению его знака коэффициента Холла. Это теоретическое утверждение было наконец экспериментально продемонстрировано Кристианом Керном и др.^[63]

В 2015 году это также продемонстрировали Christian Kern et al. что анизотропная перфорация одного материала может привести к еще более необычному эффекту, а именно параллельному эффекту Холла.^[64] Это означает, что индуцированное электрическое поле внутри проводящей среды больше не ортогонально току и магнитному полю, а фактически параллельно последним.

Термоэлектрические метаматериалы

_{{{1}}}

Полосы частот

Терагерц

Основная статья: Терагерцовый метаматериал

Метаматериалы терагерцового диапазона взаимодействуют на терагерц частоты, обычно определяемые от 0,1 до 10 ТГц. Терагерцовое излучение находится в дальнем конце инфракрасного диапазона, сразу после окончания микроволнового диапазона. Это соответствует миллиметр и субмиллиметрового диапазона длин волн между 3 мм (EHF полосы) и 0,03 мм (длинноволновый край дальний инфракрасный свет).

Фотонный

Основная статья: Фотонные метаматериалы

Фотонные метаматериалы взаимодействуют с оптическими частотами (средний инфракрасный ). Субволновый период отличает их от фотонная запрещенная зона конструкции.^[65][66]

Настраиваемый

Основная статья: Настраиваемые метаматериалы

Перестраиваемые метаматериалы позволяют произвольно изменять частоту изменения показателя преломления. Настраиваемый метаматериал расширяется за пределы ограничений полосы пропускания левосторонних материалов, создавая различные типы метаматериалов.

Плазмонный

Основная статья: Плазмонные метаматериалы

Плазмонные метаматериалы эксплуатируют поверхностные плазмоны, которые образуются при взаимодействии света с металлами.диэлектрики. В определенных условиях падающий свет взаимодействует с поверхностными плазмонами, создавая самоподдерживающиеся, распространяющиеся электромагнитные волны или поверхностные волны^[67] известный как поверхностные плазмонные поляритоны.

Приложения

Метаматериалы рассматриваются для многих приложений.^[68] Антенны из метаматериала коммерчески доступны.

В 2007 году один исследователь заявил, что для реализации применений метаматериалов необходимо уменьшить потери энергии, материалы должны быть расширены до трехмерных. изотропный материалы и производственные технологии должны быть индустриализированы.^[69]

Антенны

Основная статья: Антенны из метаматериала

Антенны из метаматериала относятся к классу антенны которые используют метаматериалы для повышения производительности.^{[13][17][70][71]} Демонстрации показали, что метаматериалы могут усилить антенну. излучаемая мощность.^[13][72] Материалы, которые могут достигать отрицательной проницаемости, обладают такими свойствами, как небольшой размер антенны, высокая направленность и настраиваемая частота.^[13][17]

Абсорбер

Основная статья: Поглотитель из метаматериала

Поглотитель из метаматериала управляет составляющими потерь диэлектрической и магнитной проницаемости метаматериалов, чтобы поглотить большие количества электромагнитное излучение. Это полезная функция для фотодетекция^[73][74] и солнечная фотоэлектрическая Приложения.^[75] Компоненты потерь также важны в приложениях с отрицательным показателем преломления (фотонные метаматериалы, антенные системы) или трансформационная оптика (маскировка из метаматериалов, небесная механика), но часто не используются в этих приложениях.

Superlens

Основная статья: Superlens

А суперлинза представляет собой двух- или трехмерное устройство, в котором используются метаматериалы, обычно с отрицательными свойствами преломления, для достижения разрешения за пределами предел дифракции (в идеале бесконечное разрешение). Такое поведение обеспечивается способностью материалов с двойным отрицательным сопротивлением давать отрицательную фазовую скорость. Предел дифракции присущ обычным оптическим устройствам или линзам.^[76][77]

Маскирующие устройства

Основная статья: Маскировка метаматериала

Метаматериалы - потенциальная основа для практического маскировочное устройство. В Доказательство принципа была продемонстрирована 19 октября 2006 года. Общеизвестно о существовании каких-либо практических плащей.^{[78][79][80][81][82][83]}

RCS (Radar Cross Section) сокращает метаматериалы

Обычно RCS снижается либо на Радиопоглощающий материал (RAM) или целенаправленным формированием целей таким образом, чтобы рассеянная энергия могла быть перенаправлена ​​от источника. В то время как RAM имеют узкую полосу частот, формирование цели ограничивает аэродинамические характеристики цели. Совсем недавно были синтезированы метаматериалы или метаповерхности, которые могут перенаправлять рассеянную энергию от источника с использованием любой теории массивов.^{[84][85][86][87]} или обобщенный закон Снеллиуса.^[88][89] Это привело к созданию аэродинамически благоприятных форм для целей с уменьшенной RCS.

Сейсмическая защита

Основная статья: Сейсмические метаматериалы

Сейсмические метаматериалы противодействуют неблагоприятному воздействию сейсмических волн на искусственные сооружения.^[10][90][91]

Звуковая фильтрация

Метаматериалы, текстурированные с наноразмерными морщинами, могут управлять звуковыми или световыми сигналами, такими как изменение цвета материала или улучшение УЗИ разрешающая способность. Использование включает неразрушающий контроль материалов, медицинская диагностика и подавление звука. Материалы могут быть изготовлены с помощью высокоточного многослойного процесса осаждения. Толщину каждого слоя можно регулировать в пределах доли длины волны. Затем материал сжимается, создавая точные складки, расстояние между которыми может вызвать разброс выбранных частот.^[92][93]

Теоретические модели

Все материалы сделаны из атомы, которые диполи. Эти диполи изменяют скорость света в раз п (показатель преломления). В разрезном кольцевом резонаторе кольцевой и проволочный блоки действуют как атомные диполи: проволока действует как сегнетоэлектрик атом, а кольцо действует как индуктор L, в то время как открытая секция действует как конденсатор C. Кольцо в целом действует как LC-цепь. Когда электромагнитное поле проходит через кольцо, создается индуцированный ток. Генерируемое поле перпендикулярно магнитному полю света. Магнитный резонанс приводит к отрицательной проницаемости; показатель преломления также отрицательный. (Линза не совсем плоская, поскольку емкость конструкции определяет наклон для электрической индукции.)

Несколько (математических) моделей материалов частотный отклик в DNG. Один из них - Модель Лоренца, который описывает движение электронов в терминах затухающей, гармонический осциллятор. В Дебай релаксация модель применяется, когда ускорение Компонент математической модели Лоренца невелик по сравнению с другими компонентами уравнения. В Модель Друде применяется, когда восстанавливающая сила составляющая незначительна, и коэффициент связи обычно равен плазменная частота. Другие различия компонентов требуют использования одной из этих моделей, в зависимости от ее полярности или назначения.^[4]

Трехмерные композиты металлических / неметаллических включений, периодически / случайно внедренные в матрицу с низкой диэлектрической проницаемостью, обычно моделируются аналитическими методами, включая формулы смешения и методы, основанные на матрице рассеяния. Частица моделируется либо электрическим диполем, параллельным электрическому полю, либо парой скрещенных электрических и магнитных диполей, параллельных электрическому и магнитному полям, соответственно, приложенной волны. Эти диполи являются ведущими членами в ряду мультиполей. Они единственные существующие для однородной сферы, чья поляризуемость можно легко получить из Рассеяние Ми коэффициенты. В общем, эта процедура известна как «приближение точечного диполя», которое является хорошим приближением для метаматериалов, состоящих из композитов электрически малых сфер. К достоинствам этих методов можно отнести невысокую стоимость вычислений и математическую простоту.^[94][95]

Три концепции - среда с отрицательным индексом, неотражающий кристалл и суперлинза - это основы теории метаматериалов. Другой первые принципы методы анализа трехпериодических электромагнитных сред можно найти в Расчет структуры фотонной зоны

Институциональные сети

МУРИ

Междисциплинарная университетская исследовательская инициатива (MURI) охватывает десятки университетов и несколько государственных организаций. Участвующие университеты включают Калифорнийский университет в Беркли, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Калифорнийский университет в Сан-Диего, Массачусетский технологический институт и Имперский колледж в Лондоне. Спонсоры Управление военно-морских исследований и Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов.^[96]

MURI поддерживает исследования, которые пересекают несколько традиционных научных и инженерных дисциплин, чтобы ускорить исследования и перевод в приложения. По состоянию на 2009 год ожидалось, что 69 академических институтов примут участие в 41 исследовательской работе.^[97]

Метаморфоза

Виртуальный институт искусственных электромагнитных материалов и метаматериалов «Metamorphose VI AISBL» - международная ассоциация, занимающаяся продвижением искусственных электромагнитных материалов и метаматериалов. Он организует научные конференции, поддерживает специализированные журналы, создает исследовательские программы и управляет ими, предоставляет программы обучения (включая программы докторантуры и программы обучения для промышленных партнеров); и передача технологий европейской промышленности.^[98][99]

Смотрите также

• Метаповерхность
• Искусственные диэлектрики —макроскопический аналоги встречающихся в природе диэлектрики которые использовались с радаром микроволновые технологии развивалась между 1940-ми и 1970-ми годами.
• МЕТАТОЙ (Метаматериал fоr raуs) - состоит из сверхвысоких длин волн, таких как небольшие массивы призм и линз, и может работать в широком диапазоне частот.
• Магноника
• Метаматериалы (журнал)
• Справочник по метаматериалам
• Метаматериалы: физика и инженерные изыскания

Рекомендации

1. Shelby, R.A .; Smith D.R .; Шульц С .; Немат-Нассер С.С. (2001). «Передача микроволн через двумерный изотропный левосторонний метаматериал» (PDF). Письма по прикладной физике. 78 (4): 489. Bibcode:2001АпФЛ..78..489С. Дои:10.1063/1.1343489. Архивировано из оригинал (PDF) 18 июня 2010 г.
2. Smith, D. R .; Padilla, WJ; Вье, округ Колумбия; Nemat-Nasser, SC; Шульц, S (2000). «Композитная среда с одновременно отрицательной проницаемостью и диэлектрической проницаемостью» (PDF). Письма с физическими проверками. 84 (18): 4184–87. Bibcode:2000ПхРвЛ..84.4184С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.84.4184. PMID  10990641. Архивировано из оригинал (PDF) 18 июня 2010 г.
3. Кшетримаюм, Р. С. (2004). «Краткое введение в метаматериалы». Возможности IEEE. 23 (5): 44–46. Дои:10.1109 / mp.2005.1368916. S2CID  36925376.
4. Энгета, Надер; Ричард В. Циолковски (июнь 2006 г.). Метаматериалы: физика и инженерные изыскания. Wiley & Sons. С. xv, 3–30, 37, 143–50, 215–34, 240–56. ISBN  978-0-471-76102-0.
5. Зухди, Саид; Ари Сихвола; Алексей Петрович Виноградов (декабрь 2008 г.). Метаматериалы и плазмоника: основы, моделирование, приложения. Нью-Йорк: Springer-Verlag. С. 3–10, гл. 3, 106. ISBN  978-1-4020-9406-4.
6. Смит, Дэвид Р. (2006-06-10). «Что такое электромагнитные метаматериалы?». Новые электромагнитные материалы. Исследовательская группа Д. Смит. Архивировано из оригинал 20 июля 2009 г.. Получено 2009-08-19.
7. Shelby, R.A .; Smith, D. R .; Шульц, С. (2001). «Экспериментальная проверка отрицательного показателя преломления». Наука. 292 (5514): 77–79. Bibcode:2001Наука ... 292 ... 77С. CiteSeerX  10.1.1.119.1617. Дои:10.1126 / science.1058847. PMID  11292865. S2CID  9321456.
8. Пендри, Джон Б. (2004). Отрицательное преломление (PDF). Современная физика. 45. Издательство Принстонского университета. С. 191–202. Bibcode:2004ConPh..45..191P. Дои:10.1080/00107510410001667434. ISBN  978-0-691-12347-9. S2CID  218544892. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-10-20. Получено 2009-08-26.
9. Веселаго, В. Г. (1968). «Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями ε и μ». Физика - Успехи. 10 (4): 509–514. Bibcode:1968СвФУ..10..509В. Дои:10.1070 / PU1968v010n04ABEH003699.
10. Brun, M .; С. Гено; и А. Мовчан (09.02.2009). «Достижение контроля над плоскими упругими волнами». Appl. Phys. Lett. 94 (61903): 061903. arXiv:0812.0912. Bibcode:2009АпФЛ..94ф1903Б. Дои:10.1063/1.3068491. S2CID  17568906.
11. Rainsford, Tamath J .; Д. Эбботт; Эбботт, Дерек (9 марта 2005 г.). Аль-Сарави, Саид Ф (ред.). «Приложения для измерения Т-лучей: обзор мировых событий». Proc. SPIE. Интеллектуальные структуры, устройства и системы II. 5649 Интеллектуальные структуры, устройства и системы II (стендовая сессия): 826–38. Bibcode:2005SPIE.5649..826R. Дои:10.1117/12.607746. S2CID  14374107.
12. Коттон, Майкл Г. (декабрь 2003 г.). «Прикладная электромагнетизм» (PDF). Отчет о техническом прогрессе за 2003 год (NITA - ITS). Теория телекоммуникаций (3): 4–5. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-09-16. Получено 2009-09-14.
13. Алиджи, Камил Боратай; Озбай, Экмель (2007). «Радиационные свойства разъемного кольцевого резонатора и монопольного композита». Физика Статус Solidi B. 244 (4): 1192–96. Bibcode:2007 ПССБР.244.1192А. Дои:10.1002 / pssb.200674505. HDL:11693/49278.
14. Guenneau, S. B .; Мовчан, А .; Pétursson, G .; Ананта Рамакришна, С. (2007). «Акустические метаматериалы для фокусировки и удержания звука». Новый журнал физики. 9 (11): 399. Bibcode:2007NJPh .... 9..399G. Дои:10.1088/1367-2630/9/11/399.
15. Жаров А.А., Жарова Н.А., Носков Р.Э., Шадривов И.В., Кившар Ю.С. (2005). «Двулучепреломляющие левые метаматериалы и идеальные линзы для векторных полей». Новый журнал физики. 7 (1): 220. arXiv:физика / 0412128. Bibcode:2005NJPh .... 7..220Z. Дои:10.1088/1367-2630/7/1/220.
16. Бауэрс Дж. А .; Hyde R.A. et al. «Линзы для преобразования неувядающих электромагнитных волн I, II, III» Бюро патентов и торговых марок США, Grant US-9081202-B2, 14 июля 2015 г. Патент США 9,081,202
17. Слюсарь, В. (6–9 октября 2009 г.). Метаматериалы на антенных решениях (PDF). 7-я Международная конференция по теории и технике антенн ICATT’09. Львов, Украина. С. 19–24.
18. Новости AIP, номер 628 # 1, 13 марта Physics Today, май 2003 г., пресс-конференция на мартовском собрании APS, Остин, Техас, 4 марта 2003 г., New Scientist, том 177, стр. 24.
19. Parimi, P. V .; Lu, W. T .; Водо, П; Шридхар, S (2003). «Фотонные кристаллы: изображение плоской линзой с использованием отрицательного преломления». Природа. 426 (6965): 404. Bibcode:2003Натура.426..404П. Дои:10.1038 / 426404a. PMID  14647372. S2CID  4411307.
20. Кок, У. Э. (1946). "Антенны с металлическими линзами". IRE Proc. 34 (11): 828–36. Дои:10.1109 / JRPROC.1946.232264. S2CID  51658054.
21. Kock, W.E. (1948). «Металлические линзы с задержкой». Bell Syst. Tech. J. 27: 58–82. Дои:10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01331.x.
22. Caloz, C .; Chang, C.-C .; Ито, Т. (2001). «Полноволновая проверка фундаментальных свойств левовращающих материалов в волноводных конфигурациях» (PDF). J. Appl. Phys. 90 (11): 11. Bibcode:2001JAP .... 90.5483C. Дои:10.1063/1.1408261.
23. Eleftheriades, G.V .; Айер А.К. И Кремер П. (2002). «Плоские среды с отрицательным показателем преломления, использующие линии передачи с периодической нагрузкой L-C». Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 50 (12): 2702–12. Bibcode:2002ITMTT..50.2702E. Дои:10.1109 / TMTT.2002.805197.
24. Caloz, C .; Ито, Т. (2002). Применение теории линий передачи левых материалов (LH) к реализации микрополосковой «линии LH». Международный симпозиум IEEE Antennas and Propagation Society. 2. п. 412. Дои:10.1109 / APS.2002.1016111. ISBN  978-0-7803-7330-3. S2CID  108405740.
25. Сивенпайпер, Дэн; и другие. (Ноябрь 1999 г.). «Высокоимпедансные электромагнитные поверхности с запрещенной полосой частот» (PDF). Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 47 (11): 2059–74. Bibcode:1999ITMTT..47.2059S. Дои:10.1109/22.798001. Архивировано из оригинал (PDF) 19 июля 2011 г.. Получено 2009-11-11.
26. Пендри, Джон Б.; Дэвид Р. Смит (июнь 2004 г.). «Реверсивный свет: отрицательное преломление» (PDF). Физика сегодня. 57 (37 июня): 2 из 9 (первоначально стр. 38 стр. 37–45). Bibcode:2004ФТ .... 57ф..37П. Дои:10.1063/1.1784272. Получено 2009-09-27.
27. Depine, Ricardo A .; Лахтакия, Ахлеш (2004). «Новое условие для идентификации изотропных диэлектрико-магнитных материалов, показывающих отрицательную фазовую скорость». Письма о микроволновых и оптических технологиях. 41 (4): 315–16. arXiv:физика / 0311029. Дои:10.1002 / mop.20127. S2CID  6072651.
28. Вознесенская, А., Кабанова, Д. (2012) «Анализ трассировки лучей в оптических системах с элементами из метаматериалов», Научно-технический журнал информационных технологий, механики и оптики, Том 5, номер 12, стр. 5.
29. Plum, E .; Чжоу, Дж .; Dong, J .; Федотов, В. А .; Кошный, Т .; Soukoulis, C.M .; Желудев, Н. И. (2009). «Метаматериал с отрицательным индексом из-за хиральности» (PDF). Физический обзор B. 79 (3): 035407. Bibcode:2009PhRvB..79c5407P. Дои:10.1103 / PhysRevB.79.035407.
30. Zhang, S .; Парк, Ю.-С .; Li, J .; Лу, X .; Zhang, W .; Чжан, X. (2009). «Отрицательный показатель преломления в хиральных метаматериалах». Письма с физическими проверками. 102 (2): 023901. Bibcode:2009PhRvL.102b3901Z. Дои:10.1103 / PhysRevLett.102.023901. PMID  19257274.
31. Элефтериад, Георг V .; Кейт Г. Балмейн (2005). Метаматериалы с отрицательным преломлением: основные принципы и приложения. Вайли. п. 340. Bibcode:2005nmfp.book ..... E. ISBN  978-0-471-60146-3.
32. Алу, Андреа и; Надер Энгета (Январь 2004 г.). «Управляемые режимы в волноводе, заполненном парой одноотрицательных (SNG), двухотрицательных (DNG) и / или двуположительных (DPS) слоев») (PDF). Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 52 (1): 199–210. Bibcode:2004ITMTT..52..199A. Дои:10.1109 / TMTT.2003.821274. S2CID  234001. Получено 2010-01-03.
33. High, A .; и другие. (2015). «Гиперболическая метаповерхность видимых частот». Природа. 522 (7555): 192–196. Bibcode:2015Натура.522..192H. Дои:10.1038 / природа14477. PMID  26062510. S2CID  205243865.
34. Такаяма, О .; Лавриненко, А.В. (2019). «Оптика из гиперболических материалов» (PDF). Журнал Оптического общества Америки B. 36 (8): F38 – F48. Дои:10.1364 / JOSAB.36.000F38.
35. Энгета, Надер; Ричард В. Циолковски (2006). Метаматериалы: физика и инженерные изыскания (ссылка добавлена ​​14 декабря 2009 г.). Wiley & Sons. С. 211–21. ISBN  978-0-471-76102-0.
36. Valentine, J .; Zhang, S .; Зентграф, Т .; Улин-Авила, Э .; Генов, Д. А .; Bartal, G .; Чжан, X. (2008). «Трехмерный оптический метаматериал с отрицательным показателем преломления». Природа. 455 (7211): 376–79. Bibcode:2008Натура.455..376В. Дои:10.1038 / природа07247. PMID  18690249. S2CID  4314138.
37. Пендри, JB (2009-04-11). «Метаматериалы создают новые электромагнитные свойства». Семинар по атомной физике Калифорнийского университета в Беркли 290F. Архивировано из оригинал (Семинар - цикл лекций) на 2010-06-27. Получено 2009-12-14.
38. Чаппелл, Уильям возглавляет лабораторию IDEA в Университете Пердью (2005). «Метаматериалы». исследования в различных технологиях. Получено 2009-11-23.
39. Соукулис, К. М., изд. (Май 2001 г.). Фотонные кристаллы и локализация света в 21 веке (Труды Института перспективных исследований фотонных кристаллов и локализации света НАТО, Крит, Греция, 18–30 июня 2000 г.). Лондон: Springer London, Limited. стр. xi. ISBN  978-0-7923-6948-6.
40. Маркес, Рикардо; Медина, Франсиско; Рафии-эль-Идрисси, Рашид (4 апреля 2002 г.). «Роль бианизотропии в отрицательной проницаемости и левых метаматериалах» (PDF). Физический обзор B. 65 (14): 144440–41. Bibcode:2002ПхРвБ..65н4440М. Дои:10.1103 / PhysRevB.65.144440. HDL:11441/59428. Архивировано из оригинал (PDF) 20 июля 2011 г.
41. Rill, M. S .; и другие. (2008-12-22). «Бианизотропный фотонный метаматериал с отрицательным показателем преломления, изготовленный методом прямой лазерной записи и теневого испарения серебра». Письма об оптике. 34 (1): 19–21. arXiv:0809.2207. Bibcode:2009OptL ... 34 ... 19R. Дои:10.1364 / OL.34.000019. PMID  19109626. S2CID  18596552.
42. Kriegler, C.E .; и другие. (2010). «Бианизотропные фотонные метаматериалы» (PDF). IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 999 (2): 1–15. Bibcode:2010IJSTQ..16..367K. Дои:10.1109 / JSTQE.2009.2020809. S2CID  13854440.
43. Федотов, В. А .; Младёнов, П.Л .; Просвирнин, С.Л .; Рогачева, А. В .; Chen, Y .; Желудев, Н. И. (2006). «Асимметричное распространение электромагнитных волн через плоскую киральную структуру». Письма с физическими проверками. 97 (16): 167401. arXiv:физика / 0604234. Bibcode:2006ПхРвЛ..97п7401Ф. Дои:10.1103 / PhysRevLett.97.167401. PMID  17155432.
44. Plum, E .; Федотов, В. А .; Желудев, Н. И. (2009). «Плоский метаматериал с пропусканием и отражением, которые зависят от направления падения». Письма по прикладной физике. 94 (13): 131901. arXiv:0812.0696. Bibcode:2009АпФЛ..94м1901П. Дои:10.1063/1.3109780. S2CID  118558819.
45. Plum, E .; Лю, X.-X .; Федотов, В. А .; Chen, Y .; Цай, Д. П .; Желудев, Н. И. (2009). «Метаматериалы: оптическая активность без хиральности» (PDF). Phys. Rev. Lett. 102 (11): 113902. Bibcode:2009ПхРвЛ.102к3902П. Дои:10.1103 / Physrevlett.102.113902. PMID  19392202.
46. Ren, M .; Plum, E .; Xu, J .; Желудев, Н. И. (2012). «Гигантская нелинейно-оптическая активность в плазмонном метаматериале». Nature Communications. 3: 833. Bibcode:2012НатКо ... 3..833R. Дои:10.1038 / ncomms1805. PMID  22588295.
47. Plum, E .; Федотов, В. А .; Желудев, Н. И. (2016). «Зеркальная оптическая активность ахиральных метаповерхностей» (PDF). Письма по прикладной физике. 108 (14): 141905. Bibcode:2016АпФЛ.108н1905П. Дои:10.1063/1.4944775.
48. Plum, E .; Федотов, В. А .; Желудев, Н. И. (2009). «Внешняя электромагнитная хиральность в метаматериалах». Журнал оптики A: Чистая и прикладная оптика. 11 (7): 074009. Bibcode:2009JOptA..11g4009P. Дои:10.1088/1464-4258/11/7/074009.
49. К. Рицца; Андреа Ди Фалько; Майкл Скалора и Алессандро Чиаттони (2015)."Одномерная хиральность: сильная оптическая активность в метаматериалах эпсилон-близких к нулю". Phys. Rev. Lett. 115 (5): 057401. arXiv:1503.00490. Bibcode:2015PhRvL.115e7401R. Дои:10.1103 / PhysRevLett.115.057401. PMID  26274441. S2CID  11708854.
50. Ван, Биннань; и другие. (Ноябрь 2009 г.). «Хиральные метаматериалы: моделирование и эксперименты». J. Opt. Soc. Являюсь. А. 11 (11): 114003. Bibcode:2009JOptA..11k4003W. Дои:10.1088/1464-4258/11/11/114003.
51. Третьяков, С .; Sihvola, A .; Юлхя, Л. (2005). «Обратно-волновой режим и отрицательное преломление в хиральных композитах». Основы и приложения фотоники и наноструктур. 3 (2–3): 107–15. arXiv:cond-mat / 0509287. Bibcode:2005ФНан ... 3..107Т. Дои:10.1016 / j.photonics.2005.09.008. S2CID  118914130.
52. Каполино, Филиппо (2009). "Глава 32". Теория и явления метаматериалов. Тейлор и Фрэнсис. ISBN  978-1-4200-5425-5.
53. Пейдж, Джон (2011). «Метаматериалы: ни твердые, ни жидкие». Материалы Природы. 10 (8): 565–66. Bibcode:2011НатМа..10..565П. Дои:10.1038 / nmat3084. PMID  21778996.
54. Ефимов, С. П. (1979). 234_238.pdf «Сжатие волн искусственной анизотропной средой» Проверять | url = ценить (помощь) (PDF). Acust. Ж. 25 (2): 234–238.
55. Сонди, Давид (22 июня 2014 г.). «Разработаны новые материалы, легкие, как аэрогель, но в 10 000 раз прочнее». Гизмаг.
56. Клык, Николай. «Проекционная микростереолитография» (PDF). Департамент механических наук и инженерии, Иллинойский университет.
57. Фесенмайер, Кимм (23 мая 2014 г.). "Миниатюрная ферменная работа". Калтех.
58. Ciattoni, A .; Rizza, C .; Паланж, Э. (2010). «Экстремальная нелинейная электродинамика в метаматериалах с очень малой линейной диэлектрической проницаемостью». Phys. Ред. А. 81 (4): 043839. arXiv:1002.3321. Bibcode:2010PhRvA..81d3839C. Дои:10.1103 / PhysRevA.81.043839. S2CID  119182809.
59. Винченти, М. А .; De Ceglia, D .; Ciattoni, A .; Скалора, М. (2011). «Генерация второй и третьей гармоник на основе сингулярности в точках пересечения эпсилон-сигнала, близкого к нулю». Phys. Ред. А. 84 (6): 063826. arXiv:1107.2354. Bibcode:2011ПхРвА..84ф3826В. Дои:10.1103 / PhysRevA.84.063826. S2CID  55294978.
60. Капретти, Антонио; Ван, Ю; Энгета, Надер; Даль Негро, Лука (2015). «Повышенная генерация третьей гармоники в Si-совместимых эпсилон-слоях оксида индия и олова с почти нулевым значением». Опт. Латыш. 40 (7): 1500–3. Bibcode:2015 ОптL ... 40,1 500C. Дои:10.1364 / OL.40.001500. PMID  25831369.
61. Брайан, Марк; Милтон, Грэм У. (28 ноября 2008 г.). «Усреднение трехмерного эффекта Холла и изменение знака коэффициента Холла» (PDF). Архив рациональной механики и анализа. 193 (3): 715–736. Дои:10.1007 / s00205-008-0200-у. S2CID  9367952.
62. Кадич, Муамер; Schittny, Роберт; Бюкманн, Тиемо; Керн, Кристиан; Вегенер, Мартин (22 июня 2015 г.). "Инверсия знака на эффекте Холла в реализуемом трехмерном метаматериале". Физический обзор X. 5 (2): 021030. arXiv:1503.06118. Bibcode:2015PhRvX ... 5b1030K. Дои:10.1103 / PhysRevX.5.021030. S2CID  55414502.
63. Керн, Кристиан; Кадич, Муамер; Вегенер, Мартин (2017). "Экспериментальные свидетельства изменения знака коэффициента Холла в трехмерных метаматериалах". Письма с физическими проверками. 118 (1): 016601. Bibcode:2017PhRvL.118a6601K. Дои:10.1103 / PhysRevLett.118.016601. PMID  28106428.
64. Керн, Кристиан; Кадич, Муамер; Вегенер, Мартин (28 сентября 2015 г.). «Параллельный эффект Холла из трехмерных однокомпонентных метаматериалов». Письма по прикладной физике. 107 (13): 132103. arXiv:1507.04128. Bibcode:2015АпФЛ.107м2103К. Дои:10.1063/1.4932046. S2CID  119261088.
65. Пашотта, Рюдигер (2008–18). «Фотонные метаматериалы». Энциклопедия лазерной физики и техники. I и II. Wiley-VCH Verlag. п. 1. Получено 2009-10-01.
66. Каполино, Филиппо (2009). Применение метаматериалов. Taylor & Francis, Inc., стр. 29–1, 25–14, 22–1. ISBN  978-1-4200-5423-1. Получено 2009-10-01.
67. Такаяма, О .; Богданов, А.А., Лавриненко, А.В. (2017). «Фотонные поверхностные волны на границах раздела метаматериалов». Журнал физики: конденсированное вещество. 29 (46): 463001. Bibcode:2017JPCM ... 29T3001T. Дои:10.1088 / 1361-648X / aa8bdd. PMID  29053474.
68. Оливери, G .; Werner, D.H .; Масса, А. (2015). «Реконфигурируемый электромагнетизм через метаматериалы - обзор». Труды IEEE. 103 (7): 1034–56. Дои:10.1109 / JPROC.2015.2394292. S2CID  25179597.
69. Костас Сукулис (4 января 2007 г.). «Метаматериалы работают в видимом свете». DOE /Лаборатория Эймса. Получено 2009-11-07.
70. Енох, Стефан; Тайеб, Жерар; Сабуру, Пьер; Герен, Николя; Винсент, Патрик (2002). «Метаматериал для директивного излучения». Письма с физическими проверками. 89 (21): 213902. Bibcode:2002PhRvL..89u3902E. Дои:10.1103 / PhysRevLett.89.213902. PMID  12443413. S2CID  37505778.
71. Siddiqui, O.F .; Моджахеды; Элефтериадес, Г.В. (2003). «Периодически загружаемая линия передачи с эффективным отрицательным показателем преломления и отрицательной групповой скоростью». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 51 (10): 2619–25. Bibcode:2003ITAP ... 51.2619S. Дои:10.1109 / TAP.2003.817556.
72. Wu, B.-I .; W. Wang, J. Pacheco, X. Chen, T. Grzegorczyk и J. A. Kong; Пачеко, Джо; Чен, Сюйдун; Grzegorczyk, Tomasz M .; Конг, Цзинь Ау (2005). «Исследование использования метаматериалов в качестве антенной подложки для увеличения усиления» (PDF). Прогресс в исследованиях в области электромагнетизма. 51: 295–28. Дои:10.2528 / PIER04070701. Архивировано из оригинал (PDF) 6 сентября 2006 г.. Получено 2009-09-23.
73. Li, W .; Валентин, Дж. (2014). «Фотодетекция горячих электронов на основе идеального поглотителя на основе метаматериалов». Нано буквы. 14 (6): 3510–14. Bibcode:2014NanoL..14.3510L. Дои:10.1021 / nl501090w. PMID  24837991.
74. Ю, Пэн; Ву, Цзян; Эшалли, Эрик; Говоров Александр; Ван, Чжиминг (2016). «Двухдиапазонный поглотитель для мультиспектрального плазмонно-усиленного инфракрасного фотодетектирования». Журнал физики D: Прикладная физика. 49 (36): 365101. Bibcode:2016JPhD ... 49J5101Y. Дои:10.1088/0022-3727/49/36/365101. ISSN  0022-3727.
75. Ю, Пэн; Besteiro, Lucas V .; Хуанг, Юнцзюнь; Ву, Цзян; Фу, Лань; Tan, Hark H .; Джагадиш, Ченнупати; Wiederrecht, Gary P .; Говоров, Александр Олегович (2018). "Широкополосные поглотители метаматериалов". Современные оптические материалы. 7 (3): 1800995. Дои:10.1002 / adom.201800995. ISSN  2195-1071.
76. Пендри, Дж. Б. (2000). «Отрицательное преломление делает идеальную линзу». Письма с физическими проверками. 85 (18): 3966–69. Bibcode:2000ПхРвЛ..85.3966П. Дои:10.1103 / PhysRevLett.85.3966. PMID  11041972.
77. Fang, N .; Ли, Н; Вс, ц; Чжан, X (2005). «Оптическое изображение с ограничением субдифракции с помощью серебряной суперлинзы». Наука. 308 (5721): 534–37. Bibcode:2005Наука ... 308..534F. Дои:10.1126 / science.1108759. PMID  15845849. S2CID  1085807.
78. «Первая демонстрация работающего плаща-невидимки». Управление новостей и коммуникаций Университета Дьюка. Архивировано из оригинал 19 июля 2009 г.. Получено 2009-05-05.
79. Schurig, D .; и другие. (2006). «Электромагнитный плащ из метаматериала на сверхвысоких частотах». Наука. 314 (5801): 977–80. Bibcode:2006Научный ... 314..977С. Дои:10.1126 / science.1133628. PMID  17053110. S2CID  8387554.
80. «Эксперты тестируют технологию маскировки». Новости BBC. 2006-10-19. Получено 2008-08-05.
81. "Инженеры видят прогресс в создании" плаща-невидимки'". Purdue.edu.
82. Алё, Андреа; Энгета, Надер (2005). «Достижение прозрачности с помощью плазмонных и метаматериальных покрытий». Phys. Ред. E. 72 (1): 016623. arXiv:cond-mat / 0502336. Bibcode:2005PhRvE..72a6623A. Дои:10.1103 / PhysRevE.72.016623. PMID  16090123. S2CID  6004609.
83. Мерритт, Ричард (январь 2009 г.) "Демонстрация маскирующего устройства нового поколения: метаматериал делает объект "невидимым" " В архиве 20 февраля 2009 г. Wayback Machine
84. Modi, A. Y .; Alyahya, M. A .; Balanis, C.A .; Биртчер, К. Р. (2019). «Метод на основе метаповерхности для широкополосного уменьшения ЭПР двугранных угловых отражателей с множественными отражениями». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 67 (3): 1. Дои:10.1109 / TAP.2019.2940494. S2CID  212649480.
85. Modi, A. Y .; Balanis, C.A .; Birtcher, C.R .; Шаман, Х. (2019). «Новый класс метаповерхностей RCS-редукции на основе подавления рассеяния с использованием теории массивов». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 67 (1): 298–308. Bibcode:2019ITAP ... 67..298M. Дои:10.1109 / TAP.2018.2878641. S2CID  58670543.
86. Modi, Anuj Y .; Баланис, Константин А .; Birtcher, Craig R .; Шаман, Хусейн Н. (2017). «Новый дизайн поверхностей уменьшения поперечного сечения сверхширокополосного радара с использованием искусственных магнитных проводников». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 65 (10): 5406–5417. Bibcode:2017ITAP ... 65,5406M. Дои:10.1109 / TAP.2017.2734069. S2CID  20724998.
87. Mar; де Кос, Елена; Альварес Лопес, Юрий; Лас-Херас, Фернандо (2010). «Новый подход к снижению RCS с использованием комбинации искусственных магнитных проводников». Прогресс в исследованиях в области электромагнетизма. 107: 147–159. Дои:10.2528 / PIER10060402.
88. Ли, Юнфэн; Чжан, Цзецю; Цюй, Шаобо; Ван, Цзяфу; Чен, Хунья; Сюй, Чжо; Чжан, Аньсюэ (2014). «Уменьшение поперечного сечения широкополосного радара с использованием двумерных метаповерхностей фазового градиента». Письма по прикладной физике. 104 (22): 221110. Bibcode:2014АпФЛ.104в1110Л. Дои:10.1063/1.4881935.
89. Ю, Нанфан; Женевет, Патрис; Кац, Михаил А .; Айета, Франческо; Тетьен, Жан-Филипп; Капассо, Федерико; Габурро, Зенон (октябрь 2011 г.). «Распространение света с разрывами фаз: обобщенные законы отражения и преломления». Наука. 334 (6054): 333–7. Bibcode:2011Наука ... 334..333л. Дои:10.1126 / science.1210713. PMID  21885733. S2CID  10156200.
90. Джонсон, Р. Колин (23.07.2009). «Плащ из метаматериала может сделать здания« невидимыми »для землетрясений». EETimes.com. Получено 2009-09-09.
91. Баррас, Колин (26.06.2009). «Плащ-невидимка может скрывать здания от землетрясений». Новый ученый. п. 1. Получено 2009-10-20.
92. «Морщинистые метаматериалы для контроля распространения света и звука». KurzweilAI. 2014-01-28. Получено 2014-04-15.
93. Рудых, С .; Бойс, М. К. (2014). «Преобразование распространения волн в слоистых средах за счет нестабильности межфазной складки». Письма с физическими проверками. 112 (3): 034301. Bibcode:2014PhRvL.112c4301R. Дои:10.1103 / PhysRevLett.112.034301. HDL:1721.1/85082. PMID  24484141.
94. Shore, R.A .; Ягджян, А. Д. (2007). «Бегущие волны на двумерных и трехмерных периодических массивах рассеивателей без потерь». Радио Наука. 42 (6): RS6S21. Bibcode:2007RaSc ... 42.6С21С. Дои:10.1029 / 2007RS003647.
95. Li, Y .; Боулер, Н. (2012). «Бегущие волны на трехмерных периодических массивах двух различных магнитодиэлектрических сфер, произвольно расположенных на простой тетрагональной решетке». Транзакции IEEE по антеннам и распространению. 60 (6): 2727–39. Bibcode:2012ITAP ... 60.2727L. Дои:10.1109 / тап.2012.2194637. S2CID  21023639.
96. Метаматериалы MURI, Калифорнийский университет в Беркли (2009). «Масштабируемые и реконфигурируемые электромагнитные метаматериалы и устройства». Получено 2009-12-08.
97. Министерство обороны США, Офис помощника министра обороны (по связям с общественностью) (2008-05-08). «Министерство обороны США выделяет 260 миллионов долларов на финансирование университетских исследований». МО. Архивировано из оригинал 2 марта 2010 г.. Получено 2009-12-08.
98. Третьяков, проф. Сергей; Президент Ассоциации; Доктор Владмир Подлозный; Генеральный секретарь (13 декабря 2009 г.). "Метаморфоза" (Для получения информации об этой организации см. Раздел «О программе» на этом веб-сайте.). Метаматериалы исследования и разработки. Метаморфоза VI. Получено 2009-12-13.
99. де Баас, А. Ф .; Ж. Л. Валлес (11 февраля 2007 г.). «Истории успеха в области материалов» (PDF). Метаморфоза. Сети передового опыта Ключ к будущим исследованиям в ЕС: 19. Получено 2009-12-13.

внешняя ссылка

• СМИ, связанные с Метаматериалы в Wikimedia Commons