Метаматеријал

С Википедије, слободне енциклопедије
Конфигурација низа метаматерија негативног индекса, који је израђен од бакарних резонатора растављеног прстена и жица монтираних на међусобно закључујуће листове фибергласа. Укупни низ се састоји од 3 са 20 × 20 јединичних ћелија са свеукупним димензијама од 10 мм × 100 мм × 100 мм (0,39 ин × 3,94 ин × 3,94 ин).[1][2]

Метаматеријал (од грчке речи μετά meta, са значењем „изван” и латинске речи materia, са значењем „материја” или „материјал”) је материјал пројектован да има својства која се не налазе у природним материјалима.[3] Израђени су од склопова вишеструких елемената израђених од композитних материјала као што су метали и пластике. Материјали су обично распоређени у понављајућим патернима, на скалама мањим од таласних дужина појава на које утичу. Метаматеријали добијају своја својства не из својстава основних материјала, већ из својих ново дизајнираних структура. Њихов прецизан облик, геометрија, величина, оријентација и распоред дају им њихова паметна својства којима се могу манипулисати електромагнетни таласи: блокадом, апсорпцијом, појачавањем или савијањем таласа, како би се постигле предности које превазилазе могућности конвенционалних материјала.

Подесно дизајнирани метаматеријали могу утицати на таласе електромагнетног зрачења или звука на начин који није примећен у сировим материјалима.[4][5][6][7] Они који показују негативан индекс рефракције за одређене таласне дужине подстакли су знатне истраживачке напоре.[8][9][10] Ови материјали су познати као метаматеријали негативног индекса.

Потенцијалне примене метаматеријала су разноврсне и укључују оптичке филтере, медицинске уређаје, даљинске апликације за ваздухопловство, сензорску детекцију и инфраструктурни надзор, паметно управљање соларном енергијом, контролу гужве, радоме, високофреквентну комуникацију на бојном пољу и сочива за високо појачане антене, побољшавање ултразвучних сензора и чак заштиту грађевина од земљотреса.[11][12][13][14] Метаматеријали нуде потенцијал за стварања суперсочива. Таква сочива могу да омогуће снимање испод дифракционог лимита што је минимална резолуција која се може постићи уобичајеним стакленим сочивима. Облик 'невидљивости' демонстриран је употребом градиент-индексних материјала. Акустички и сеизмички метаматеријали такође су истраживачка подручја.[11][15]

Истраживање метаматеријала је интердисциплинарно и обухвата подручја као што су електротехника, електромагнетика, класична оптика, физика чврстог стања, инжењерство микроталасних антена, оптоелектроника, науке о материјалима, нанонаука и инжењерство полупроводника.[5]

Историја[уреди | уреди извор]

Главни чланак: Историја метаматериала

Истраживања вештачких материјала за манипулисање електромагнетним таласима започела су крајем 19. века. Неке од најранијих структура које се могу сматрати метаматеријалима проучавао је Џагадиш Чандра Бос, који је 1898. године истраживао супстанце са хиралним својствима. Карл Фердинанд Линдман проучавао је таласне интеракције са металним хеликсима као вештачким хиралним медијумом у раном двадесетом веку.

Винстон Е. Кок је развио материјале који су имали сличне карактеристике као метаматеријал крајем 1940-их. У педесетим и шездесетим годинама прошлог века проучавани су вештачки диелектрици за лагане микроталасне антене. Микроталасни радарски апсорбери истраживани су у 1980-им и 1990-има као примене вештачких хиралних медија.[5]

Материјал с негативним индексом први је теоретски описао Виктор Веселаго 1967. године.[16] Он је доказао да такви материјали могу да преносе светлост, и показао је да фазна брзина може да буде анти-паралелна са правцом Појнтовог вектора. Ово је супротно ширењу таласа у природним материјалима.[10]

Џон Пендри је први идентификовао практичан начин израде левостраног метаматеријала, материјала у коме не важи правило десне руке.[16] Такав материјал омогућава електромагнетном таласу да преноси енергију (има групну брзину) насупрот фазне брзине. Пендријева идеја била је да металне жице поравнате дуж правца таласа могу да дају негативну пермитивност (диелектрична функција ε < 0). Природни материјали (као што су фероелектрици) показују негативну пермитивност; изазов је био постизање негативне пермеабилности (µ < 0). Године 1999. Пендри је демонстрирао да разрезани прстен (облик C) са својом осом смештеном дуж правца ширења таласа може то да учини. Он је у истом је раду показао да периодични низ жица и прстенова може да доведе до негативног рефрактивног индекса. Пендри је такође предложио сродни дизајн негативне пермеабилности, Резонатор са растављеним прстеном.

Године 2000, Смит и његови сарадници су известили о експерименталној демонстрацији функционисања електромагнетних метаматеријала хоризонталним слагањем, периодичних, резонатора са раздвојеним прстеном и танких жичаних структура. Године 2002. развијен је метод за реализацију метаматеријала с негативним индексом коришћењем вештачки спојених преносних водова у технологији микротрака. Године 2003. је демонстриран сложени (стварни и имагинарни делови) негативни рефрактивни индекс преламања[17] и снимања равних сочива[18] помоћу левостраних метаматеријала. До 2007. године, експерименте који су укључивали негативни индекс лома, извршиле су многе групе.[4][14] На микроталасним фреквенцијама први, несавршени невидљиви плашт је остварен 2006. године.[19][20][21][22][23]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Схелбy, Р. А.; Смитх D.Р.; Схултз С.; Немат-Нассер С.C. (2001). „Мицроwаве трансмиссион тхроугх а тwо-дименсионал, исотропиц, лефт-хандед метаматериал” (ПДФ). Апплиед Пхyсицс Леттерс. 78 (4): 489. Бибцоде:2001АпПхЛ..78..489С. дои:10.1063/1.1343489. Архивирано из оригинала (ПДФ) 18. 6. 2010. г. 
  2. ^ Смитх, D. Р.; Падилла, WЈ; Виер, DC; Немат-Нассер, СЦ; Сцхултз, С (2000). „Цомпосите Медиум wитх Симултанеоуслy Негативе Пермеабилитy анд Пермиттивитy” (ПДФ). Пхyсицал Ревиеw Леттерс. 84 (18): 4184—87. Бибцоде:2000ПхРвЛ..84.4184С. ПМИД 10990641. дои:10.1103/ПхyсРевЛетт.84.4184. Архивирано из оригинала (ПДФ) 18. 6. 2010. г. 
  3. ^ Ксхетримаyум, Р. С. (2004). „А Бриеф Интро то Метаматериалс”. ИЕЕЕ Потентиалс. 23 (5): 44—46. дои:10.1109/мп.2005.1368916. 
  4. ^ а б Енгхета, Надер; Рицхард W. Зиолкоwски (јун 2006). Метаматериалс: Пхyсицс анд Енгинееринг Еxплоратионс. Wилеy & Сонс. стр. xв, 3—30, 37, 143—50, 215—34, 240—56. ИСБН 978-0-471-76102-0. 
  5. ^ а б в Зоухди, Саïд; Ари Сихвола; Алеxеy П. Виноградов (децембар 2008). Метаматериалс анд Пласмоницс: Фундаменталс, Моделлинг, Апплицатионс. Неw Yорк: Спрингер-Верлаг. стр. 3—10, Цхап. 3, 106. ИСБН 978-1-4020-9406-4. 
  6. ^ Пендрy, Јохн Б.; Давид Р. Смитх (јун 2004). „Реверсинг Лигхт: Негативе Рефрацтион” (ПДФ). Пхyсицс Тодаy. 57 (Јуне 37): 2 оф 9 (оригиналлy паге 38 оф пп. 37—45). Бибцоде:2004ПхТ....57ф..37П. дои:10.1063/1.1784272. Приступљено 27. 9. 2009. 
  7. ^ Смитх, Давид Р. (10. 6. 2006). „Wхат аре Елецтромагнетиц Метаматериалс?”. Новел Елецтромагнетиц Материалс. Тхе ресеарцх гроуп оф D.Р. Смитх. Архивирано из оригинала 20. 7. 2009. г. Приступљено 19. 8. 2009. 
  8. ^ Схелбy, Р. А.; Смитх, D. Р.; Сцхултз, С. (2001). „Еxпериментал Верифицатион оф а Негативе Индеx оф Рефрацтион”. Сциенце. 292 (5514): 77—79. Бибцоде:2001Сци...292...77С. ЦитеСеерX 10.1.1.119.1617 Слободан приступ. ПМИД 11292865. дои:10.1126/сциенце.1058847. 
  9. ^ Пендрy, Јохн Б. (2004). Негативе Рефрацтион (ПДФ). Цонтемпорарy Пхyсицс. 45. Принцетон Университy Пресс. стр. 191—202. Бибцоде:2004ЦонПх..45..191П. ИСБН 978-0-691-12347-9. дои:10.1080/00107510410001667434. Архивирано из оригинала (ПДФ) 17. 07. 2011. г. Приступљено 26. 8. 2009. 
  10. ^ а б Веселаго, V. Г. (1968). „Тхе елецтродyнамицс оф субстанцес wитх симултанеоуслy негативе валуес оф ε анд μ”. Совиет Пхyсицс Успекхи. 10 (4): 509—14. Бибцоде:1968СвПхУ..10..509В. дои:10.1070/ПУ1968в010н04АБЕХ003699. 
  11. ^ а б Брун, M.; С. Гуеннеау; анд А.Б. Мовцхан (9. 2. 2009). „Ацхиевинг цонтрол оф ин-плане еластиц wавес”. Аппл. Пхyс. Летт. 94 (61903): 061903. Бибцоде:2009АпПхЛ..94ф1903Б. арXив:0812.0912 Слободан приступ. дои:10.1063/1.3068491. 
  12. ^ Раинсфорд, Таматх Ј.; D. Абботт; Абботт, Дерек (9. 3. 2005). Ал-Сараwи, Саид Ф, ур. „Т-раy сенсинг апплицатионс: ревиеw оф глобал девелопментс”. Проц. СПИЕ. Смарт Струцтурес, Девицес, анд Сyстемс II. 5649 Смарт Струцтурес, Девицес, анд Сyстемс II (Постер сессион): 826—38. Бибцоде:2005СПИЕ.5649..826Р. дои:10.1117/12.607746. 
  13. ^ Цоттон, Мицхеал Г. (2003). „Апплиед Елецтромагнетицс” (ПДФ). 2003 Тецхницал Прогресс Репорт (НИТА – ИТС). Телецоммуницатионс Тхеорy (3): 4—5. Архивирано из оригинала (ПДФ) 16. 09. 2008. г. Приступљено 14. 9. 2009. 
  14. ^ а б Алици, Камил Боратаy; Öзбаy, Екмел (2007). „Радиатион пропертиес оф а сплит ринг ресонатор анд монополе цомпосите”. Пхyсица Статус Солиди Б. 244 (4): 1192—96. Бибцоде:2007ПССБР.244.1192А. дои:10.1002/пссб.200674505. хдл:11693/49278. 
  15. ^ Гуеннеау, С. Б.; Мовцхан, А.; Пéтурссон, Г.; Анантха Рамакрисхна, С. (2007). „Ацоустиц метаматериалс фор соунд фоцусинг анд цонфинемент”. Неw Јоурнал оф Пхyсицс. 9 (11): 399. Бибцоде:2007ЊПх....9..399Г. дои:10.1088/1367-2630/9/11/399. 
  16. ^ а б Слyусар, V.I. (октобар 6—9, 2009). Метаматериалс он антенна солутионс (ПДФ). 7тх Интернатионал Цонференце он Антенна Тхеорy анд Тецхниqуес ИЦАТТ’09. Лвив, Украине. стр. 19—24.  Проверите вредност парамет(а)ра за датум: |дате= (помоћ)
  17. ^ АИП Неwс, Нумбер 628 #1, Марцх 13 Пхyсицс Тодаy, Маy 2003, Пресс цонференце ат АПС Марцх Меетинг, Аустин, Теxас, Марцх 4, 2003, Неw Сциентист, в. 177, п. 24.
  18. ^ Парими, П. V.; Лу, W. Т.; Водо, П; Сридхар, С (2003). „Пхотониц црyсталс: Имагинг бy флат ленс усинг негативе рефрацтион”. Натуре. 426 (6965): 404. Бибцоде:2003Натур.426..404П. ПМИД 14647372. дои:10.1038/426404а. 
  19. ^ Коцк, W. Е. (1946). „Метал-Ленс Антеннас”. ИРЕ Проц. 34 (11): 828—36. дои:10.1109/ЈРПРОЦ.1946.232264. 
  20. ^ Коцк, W.Е. (1948). „Металлиц Делаy Ленсес”. Белл. Сyс. Тецх. Јоур. 27: 58—82. дои:10.1002/ј.1538-7305.1948.тб01331.x. 
  21. ^ Цалоз, C.; Цханг, C.-C.; Итох, Т. (2001). „Фулл-wаве верифицатион оф тхе фундаментал пропертиес оф лефт-хандед материалс ин wавегуиде цонфигуратионс” (ПДФ). Ј. Аппл. Пхyс. 90 (11): 11. Бибцоде:2001ЈАП....90.5483Ц. дои:10.1063/1.1408261. Архивирано из оригинала (ПДФ) 16. 09. 2021. г. Приступљено 27. 08. 2019. 
  22. ^ Елефтхериадес, Г.V.; Иyер А.К. & Кремер, П.C. (2002). „Планар Негативе Рефрацтиве Индеx Медиа Усинг Периодицаллy L-C Лоадед Трансмиссион Линес”. ИЕЕЕ Трансацтионс он Мицроwаве Тхеорy анд Тецхниqуес. 50 (12): 2702—12. Бибцоде:2002ИТМТТ..50.2702Е. дои:10.1109/ТМТТ.2002.805197. 
  23. ^ Цалоз, C.; Итох, Т. (2002). Апплицатион оф тхе Трансмиссион Лине Тхеорy оф Лефт-хандед (ЛХ) Материалс то тхе Реализатион оф а Мицрострип 'ЛХ лине'. ИЕЕЕ Антеннас анд Пропагатион Социетy Интернатионал Сyмпосиум. 2. стр. 412. ИСБН 978-0-7803-7330-3. дои:10.1109/АПС.2002.1016111. 

Литература[уреди | уреди извор]

  • Каку, Мицхио (април 2008). „Инвисибилитy …”. Натурал Хисторy Магазине. Приступљено 28. 2. 2011. 
  • Слyусар V.I. Метаматериалс он антенна солутионс.// 7тх Интернатионал Цонференце он Антенна Тхеорy анд Тецхниqуес ИЦАТТ’09, Лвив, Украине, Оцтобер 6–9, 2009. - пп. 19 – 24 [1]

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Метаматеријал на Викимедијиној остави.


Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Metamaterijal&oldid=27675814”