Metamateriale
Interacţiunea dintre lumină şi materiale este cheia pentru exploatarea şi controlul luminii. Din această observaţie simplă urmaţi contribuţii majore ale ştiinţei de optica: lentile camera, fibre optice, lasere pentru a numi doar câteva. Pentru a adapta aceste proprietăţi pentru a compoziţiei chimice cerinţă poate fi ajustată: am putea, de exemplu, adauga duce la sticlă şi să mărească indicele de refractie sale. Mai recent a fost realizat că microstructura internă a unui material poate fi la fel de important ca în chimia determinării proprietăţilor optice. De fapt, prin exploatarea atât materiale chimie şi microstructura pot fi produse cu proprietăţi nu găsesc în natură şi de mare valoare comercială potenţială. Această nouă clasă de materiale, metamateriale, obţinerea efectului prin structura, care este mai mică decât lungimea de undă a radiaţiilor la frecvenţa de operare. Ele dau acces la materiale cu o gamă extrem de extinsă de proprietăţi electromagnetice. | |
Figura A pe dreapta ilustrează conceptul de metamaterial în care sub-lungime de undă unităţi de inginerie înlocui atomi şi molecule ca factorii determinanţi ai proprietăţilor electromagnetice. Astfel, la frecvenţe optice aceste unităţi, sau ca metamolecules-ar putea numi ele, ar trebui să fie nanoparticule de diametru mult mai puţin decât lungimea de undă 500nm a luminii vizibile. Conceptul se aplică la radiaţii electromagnetice de toate frecvenţele. La frecvenţe de telefonie mobilă sau via, cu lungimi de undă de câţiva centimetri unităţilor componente poate fi la fel de mare ca un peste cativa mm şi satisface cerinţa de sub-lungime de undă. Fara a fi surprinzator metamateriale sunt mai uşor de a face pentru funcţionarea la aceste frecvenţe şi au fost înregistrate progrese mult deja în special în crearea de materiale cu proprietatea evaziv de refracţie negativ. Un exemplu timpuriu de o metamaterial creat pentru a oferi un răspuns la magnetic în jurul valorii de 10GHz este prezentată mai jos, în figura B. inele de cupru sunt de aproximativ 1 cm în diametru. Alte structuri oferind răspunsuri roman electrice, de asemenea, au fost raportate. Una dintre cele mai importante aplicaţii de metamateriale este de a crea un indice de refractie negativ, care necesită atât răspunsurile magnetice şi electrice a materialului care urmează să fie negativ. | A B |
Unele metamateriale sunt proiectate să funcţioneze în regiunea MHz a spectrului de frecvenţe cu imagistica prin rezonanta magnetica ca aplicaţia ţintă. Rezonante la frecvenţe atât de joase necesită capacitate mare şi inductivităţii realizat în "elveţian nominal" structura prezentată în figurile C şi D. Structura special indicat este proiectat pentru a fi chiral şi cuprinde un izolat rana bandă de aur la un unghi în jurul valorii de un cilindru pentru a forma un helix. Spre deosebire de majoritatea celorlalte sisteme chirale acest design special, prezintă o reacţie extremă chiral: planul de polarizare poate fi rotit cu 90 de grade în termen de o lungime de undă de raspandire. Cu titlu de comparaţie chiar soluţii extrem de concentrată de zahăr necesită raspandire peste 1000 de lungimi de undă pentru a obţine aceeaşi rotaţie. | C D |
