Что такое электромагнитные метаматериалы?
Опубликовано: 29.09.2018
Электромагнитные метаматериалы представляют собой соединения, разработанные с уникальными структурными и химическими свойствами, которые не являются естественными для самих материалов. Создаются наноразмерные поверхности, которые могут влиять на реакцию метаматериала на обычный свет, а также на другие виды излучения, такие как микроволновое излучение, из-за того, что структурные особенности меньше по размеру, чем фактическая длина волны излучения. Область применения достаточно обширна. Например, в работе с СВЧ материалами используется множество технологически сложных процессов, таких как изготовление специальных СВЧ блоков или разварка кристаллов .
Свойства таких электромагнитных метаматериалов часто создаются для отображения, включающие в себя уникальные диэлектрические эффекты, а также отрицательный показатель преломления с серебряными метаматериалами, которые можно использовать для создания сверхсветов, которые могут разрешать характеристики размером в несколько нанометров или использоваться для просмотра внутренней части немагнитные объекты.
Electromagnetic metamaterials
В то время как электромагнитные метаматериалы имеют широкий диапазон потенциальных применений, основное внимание в исследовании таких материалов, как в 2011 году, было в области микроволновой техники для усовершенствованных антенн и других магнитно связанных систем. Эти искусственно структурированные материалы способны развивать свойства магнетизма в присутствии микроволновых полей или терагерцово-инфракрасных полей, которые существуют непосредственно между микроволновым и видимым диапазонами электромагнитного спектра (ЭМ). Такие материалы в противном случае были бы немагнитными, и стимулирование этого свойства в них упоминается в физике как создание поведения левой руки (LH). Создание такого поведения в немагнитных устройствах сыграло бы важную роль в изготовлении усовершенствованных фильтров и электроники с переключением лучей или сдвига фазы.
Использование метаматериалов будет еще более миниатюризировать компоненты электроники, а также сделать цепи и антенны более избирательно восприимчивыми или непроницаемыми для различных диапазонов электромагнитного диапазона. Примером одного приложения для более тонкого контроля над электромагнитными волнами будет технология глобального позиционирования (GPS), которая может передавать или блокировать более точный сигнал позиционирования, чем это возможно в условиях военного таргетинга и заклинивания. Эта улучшенная способность становится возможной благодаря тому факту, что электромагнитные метаматериалы представляют собой искусственно структурированную материальную форму, которая взаимодействует с окружающими электромагнитными волнами и контролирует их, делая материалы как передатчиками, так и приемниками.
Типы метаматериалов, которые демонстрируют эти свойства, имеют структурные особенности, разработанные в масштабе ангстрема или размером около одной десятой нанометра. Это требует совместных усилий нескольких областей науки для создания таких материалов, в том числе физики, химии и машиностроения в области нанотехнологий и материаловедения. Золотые, серебряные и медные металлы, а также плазма и фотонные кристаллы являются материалами, которые использовались при построении таких электромагнитных метаматериалов, и, по мере продвижения науки, использование метаматериалов находит все более широкое применение в области оптики. Теоретизируется, что в конечном итоге форма электромагнитного поля невидимости может быть создана такими метаматериалами, где видимый свет может быть согнут вокруг них, чтобы скрыть свое присутствие.
