مادة خارقة

تكوين مجموعة مصفوفات بمؤشر سلبي للمادة الخارقة ، الذي تم إنشاؤه من النحاس مرنانات حلقة الانقسام والأسلاك المثبتة على ألواح المتشابكة من لوحة دارة الألياف الزجاجية. تتكون المصفوفة الكلية من 3 في 20 × 20 وحدة الخلايا مع الأبعاد الكلية 10 mm × 100 mm × 100 mm (0.39 in × 3.94 in × 3.94 in).[1][2]

المادة الخارقة (من الكلمة اليونانية μετά ميتا، بمعنى "ما وراء" والكلمة اللاتينية "الماديات" " ، تعني "المادة" أو "الأداة") فهي عبارة عن مادة مُصممة لتكون لها خاصية غير موجودة في المواد التي تظهر بشكل طبيعي.[3] و مصنوعة من مجموعات متعددة العناصر مصممة من مواد مركبة مثل المعادن والبلاستيك. يتم ترتيب المواد عادةً في أنماط متكررة ، بمقاييس أصغر من الأطوال الموجية للظواهر التي تؤثر عليها. لا تستمد المواد الخارقة خصائصها من خصائص المواد الأساسية ، ولكن من هياكلها المصممة من جديد. إن دقة الشكل ، الهندسة ، الحجم ، الاتجاه والترتيب يمنحهم خصائصهم الذكية القادرة على التلاعب بالموجات الكهرومغناطيسية : عن طريق حظر أو امتصاص أو تعزيز أو تقويس الأمواج ، لتحقيق فوائد تتجاوز ما هو ممكن مع المواد التقليدية.

يمكن أن تؤثر المواد الخارقة المصممة بشكل مناسب على أمواج الإشعاع الكهرومغناطيسي أو الصوت بطريقة لم تلاحظ في المواد الخام.[4][5][6] تلك التي تعطي مؤشرات انكسار سلبية لأطوال موجية معينة و قد جذبت بحثًا مهمًا.[7][8][9] تُعرف هذه المواد باسم المواد الخارقة ذات الدليل السلبي.

التطبيقات المحتملة للمواد الخارقة متنوعة وتشمل المرشحات البصرية ، الأجهزة الطبية ، تطبيقات الفضاء ، الكشف عن المستشعرات و مراقبة البنية التحتية ، الطاقة الشمسية ذكية الإدارة ، التحكم بالازدحامات ، قباب الرادرات ، الاتصالات عالية التردد في أرض المعركة والعدسات لهوائيات عالية الربح ، وتحسين أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، وحتى هياكل الحماية من الزلازل.[10][11][12][13] توفر المواد الخارقة القدرة على إنشاء عدسات فائقة. قد تسمح هذه العدسة بالتصوير إلى ما دون حد الانحراف الذي يمثل الحد الأدنى للدقة التي يمكن تحقيقها بواسطة العدسات الزجاجية التقليدية. تم توضيح شكل من أشكال "اللامرئية" باستخدام مواد ذات دليل متدرج. المود الخارقة الصوتية و الناشئة بسبب الزلازل هي أيضا مجالات للبحث.[10][14]

فبحوث المواد الخارقة متعددة التخصصات وتشمل مجالات مثل الهندسة الكهربائية ، الكهرومغناطيسية ، البصريات الكلاسيكية ، فيزياء الحالة الصلبة ، هندسة الأمواج الميكروية و الهوائية و الإلكترونيات الضوئية و علم المواد و علم النانو و هندسة أنصاف النواقل.[5]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التاريخ

المقالة الرئيسية: تاريخ المواد الخارقة

بدأت استكشافات المواد الاصطناعية للتأثير في الأمواج الكهرومغناطيسية في نهاية القرن التاسع عشر. حيث تمت دراسة بعض أقدم الهياكل التي يمكن اعتبارها مواد ملوثة بواسطة جاگادش تشاندرا بوز ، الذي قام في عام 1898 ببحث في المواد ذات الخصائص اللولبية المغناطيسية chiral. درس كارل فرديناند ليندمان تفاعل الموجة مع اللوالب المعدنية كما الاصطناعية الوسائط اللولبية في أوائل القرن العشرين.

طوّر ونستون إي. كوك مواد ذات خصائص مماثلة للمادة الخارقة في أواخر الأربعينيات. في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، فتمت دراسة العزل الكهربائي للوزن الخفيف لهوائي الأمواج الميكروية. و تم بحث الأمواج الميكروية لماصات الرادار في الثمانينيات والتسعينيات من القرن العشرين كتطبيقات للوسائط الاصطناعية اللولبية.[5]

تم توصيف المواد ذات المؤشر السلبي أولاً من الناحية النظرية بواسطة ڤكتور ڤسلاگو في عام 1967.[15]لقد أثبت أن هذه المواد يمكن أن تنقل الضوء. و قد أظهر أنه يمكن لسرعة الطور أن تتعارض مع اتجاه شعاع پوينتنگ. و هذا ما يتعارض مع انتشار الموجة في المواد التي تظهر بشكل طبيعي.[9]

جون پندري كان أول من حدد طريقة عملية لإنتاج مادة عسراء ، وهي مادة لا تتبع قاعدة اليد اليمنى.[15] فمثل هذه المادة تسمح للموجة الكهرومغناطيسية بنقل الطاقة (لها سرعة المجموعة) مقابل سرعة الطور. كانت فكرة پندري أن الأسلاك المعدنية المحاذية على طول اتجاه الموجة يمكن أن توفر سماحية سلبية (وظيفة العزل الكهربائي عندما ε <0). المواد الطبيعية (مثل فيروإلكترونية) التي تعرض السماحية السلبية ؛ كان التحدي هو تحقيق نفاذية سلبية (µ <0). في عام 1999 ، أظهر پندري أن الحلقة المنقسمة (الشكل C) مع محورها الموضوعة على طول اتجاه انتشار الموجة يمكن أن تفعل ذلك. في نفس الورقة ، أظهر أن مجموعة دورية من الأسلاك والحلقات يمكن أن تعطي مؤشر انكسار سلبي. اقترح پندري أيضًا تصميم نفاذية سالبة على شكل، سويس رول. في عام 2000 ، أعلن سميث وآخرون عن مظاهرة تجريبية للمواد الكهرومغناطيسية العاملة عن طريق التراص الأفقي ، بصفة دورية ، بطنين الحلقة المنقسمة وهياكل السلك الرقيق. حيث تم توفير طريقة في عام 2002 لتطبيق المواد الخارقة السالبة باستخدام خطوط نقل محملة بعنصر مجمّع عن طريق تكنولوجيا microstrip. في عام 2003، تم تطبيق الأجزاء المعقدة (سواء الحقيقية والخيالية) مع مؤشر الانكسار السلبي[16] وعكس الصور بواسطة عدسة مسطحة[17] باستخدام قاعدة اليد اليسرى وتم تسليم المادة الخارقة. بحلول عام 2007 ، حيث أجرت العديد من المجموعات التجارب متضمنة معامل الانكسار السلبي.[4][13]في ترددات الأمواج الميكروية ، و تم تطبيق أول غطاء غير مرئي في عام 2006.[18][19][20][21][22]


المواد الخارقة الكهرومغناطيسية

كهرومغناطيسية
Solenoid.svg
كهرباء • مغناطيسية
 ع • ن • ت


تؤثر المادة الخارقة الكهرومغناطيسية على الموجة الكهرومغناطيسية التي تؤثر على معالمها الهيكلية أو تتفاعل معها ، والتي تكون أصغر من طول الموجة. و لكي تسلك كـ المادة المتجانسة الموصوفة بدقة من قبل معامل الانكسار الفعال ، يجب أن تكون معالمها أصغر بكثير من طول الموجة.[بحاجة لمصدر]

بالنسبة لـ إشعاع الأمواج الميكروية ، تكون الميزات حسب ترتيب ملليمتر. عادةً ما يتم تصنيع مواد تحويل تردد الأمواج الميكروية كمصفوفات للعناصر الموصلة كهربائيًا (مثل حلقات السلك) التي لها خصائص تحريضية و سعوية. تستخدم مادة خارقة واحدة ذات أمواج ميكروية مرنان الانقسام الدائري.[6][7]

تعالج المواد الخارقة الضوئية ، على مقياس نانومتر ، الضوء عند الترددات البصرية. لكن حتى الآن ، لم تُظهر بنيات طول الموجة الفرعية سوى عدد قليل من النتائج المشكوك في أطوالهاالموجية المرئية.[6][7] البلورات الضوئية والأسطح الانتقائية للتردد مثل الحواجز الشبكية المنحازة ، و المرايا العازلة و الأغطية البصرية تظهر أوجه تشابه مع المواد الأولية الهيكلية ذات الطول الموجي. ومع ذلك ، عادةً ما تُعتبر هذه العناصر متميزة عن هياكل الطول الموجي ، حيث أن خصائصها مبنية على الطول الموجي الذي تعمل فيه ، وبالتالي لا يمكن تقريبها كمادة متجانسة.[بحاجة لمصدر] ومع ذلك ، فإن هياكل المواد كالبلورات الضوئية فعالة في طيف الضوء المرئي. حيث يبلغ متوسط طول الطيف المرئي حوالي 560 nm (لأشعة الشمس). و عادة ما تكون الهياكل البلورية الضوئية نصف هذا الحجم أو أصغر ، وهي ذات طول طيف مرئي <280 nm.[بحاجة لمصدر]

تستخدم المواد البلازمونية بلازمونات السطح ، وهي حزم من الشحنات الكهربائية التي تتذبذب مجتمعة على أسطح المعادن عند الترددات الضوئية.

يمكن أن تعرض الأسطح الانتقائية للتردد (FSS) خصائص طول الموجة الفرعية وتعرف بشكل مختلف باسم موصل مغناطيسي صناعي (AMC) أو أسطح مقاومة عالية (HIS). تعرض FSS الخصائص الاستقرائية والسعوية التي ترتبط مباشرة بهيكل الطول الموجي لها.[23]

مؤشر الانكسار السلبي

مقارنة بين الانكسار في مادة ملساء عسراء لتلك الموجودة في مادة طبيعية
المقالة الرئيسية: المواد الخارقة السالبة المؤشر and الانكسار السلبي

تقريباً جميع المواد التي تم تجربتها كمواد ضوئية بصرية ، مثل الزجاج أو الماء ، لها قيم إيجابية لكلاً من السماحية ε و النفاذية µ. ومع ذلك ، فإن المعادن مثل الفضة و الذهب لها سماحية سلبية في أطوال موجية أقصر. المواد مثل الپلازمونية السطح التي لها (ولكن ليس كلاهما) ε أو µ سلبي غالبًا ما تكون غير شفافة للإشعاع الكهرومغناطيسي. ومع ذلك ، فإن المواد متباينة الخواص مع السماحية السلبية يمكن أن تنتج الانكسار السلبي فقط بسبب الدهليزية المغناطيسية.[بحاجة لمصدر]

على الرغم من أن الخصائص البصرية للمادة الشفافة محددة تمامًا بواسطة الپارامترات و , كاسر الأشعة المؤشر n من الناحية العملية غالباً ما يستخدم ، والذي يمكن تحديده من.جميع المواد الشفافة الغير خارقة معروفة بإيجابية و . بإجماع استخدام الجذر التربيعي الإيجابي ل n.

ومع ذلك ، فإن بعض المواد الخارقة التي تم تصميمها لها و . لأن الناتج موجب , n حقيقي. في ظل هذه الشروط ، من الضروري أخذ الجذر التربيعي السالب لـ n.

فيديو يمثل الانكسار السلبي للضوء في واجهة مستوية موحدة.

تعتبر الاعتبارات السابقة بسيطة بالنسبة للمواد الفعلية ، والتي يجب أن تكون ذات قيمة عقدية و . الأجزاء الحقيقية من كليهما و لا يجب أن تكون سالبة لمادة غير فعالة لإظهار الانكسار السلبي.[24][25] تحتوي المواد الخارقة ذات n سلبية على العديد من الخصائص المثيرة للاهتمام:[5][26]

يشتق المؤشر السالب للانكسار حسابياً من المتجه الثلاثي E, H و k.[5]

بالنسبة إلى الأمواج المستوية التي تنتشر في المواد الكهرومغناطيسية ، يتبع المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي و موجة الموجه قاعدة اليد اليسرى ، عكس السلوك التقليدي للمواد الضوئية.

التصنيف

المواد الخارقة الكهرومغناطيسية مقسمة إلى فئات مختلفة ، على النحو التالي:[4][15][5][27]

المؤشر السالب

المقالة الرئيسية: Negative-index metamaterial and الانكسار السلبي

تكون في المواد السالبة للمؤشر السالب (NIM) ، السماحية والنفاذية سلبية ، مما يؤدي إلى وجود مؤشر سلبي للانكسار.[15] تُعرف هذه أيضًا بالمواد الخارقة السلبية المزدوجة أو المواد السلبية المزدوجة (DNG). تتضمن المصطلحات الأخرى الخاصة بـ NIMs "الوسائط اليسرى" و "الوسائط ذات معامل الانكسار السلبي" و "وسائط الموجة العكسية".[4]

في المواد البصرية ، إذا كانت كل من السماحية ε والنفاذية µ إيجابية ، ينتقل انتشار الموجة في الاتجاه الأمامي. إذا كان كل من ε و µ سالبين ، يتم إنتاج موجة بالاتجاه العكسي. إذا كان لكل من ε و µ أقطاب مختلفة ، فلا تنتشر الأمواج.

رياضياً ، يكون الربع الثاني والربع الرابع الإحداثيات (0،0) في مستوى الإحداثيات حيث ε هو المحور الأفقي ، و µ هو المحور العمودي.[5]

حتى الآن ، تظهر المواد الخارقة فقط بمؤشر سلبي للانكسار.[4][26][28]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

السلبية المفردة

المواد السالبة الفردية (SNG) لها سماحية نسبية سلبية (εr) أو نفاذية نسبية سلبية (µr), ولكن ليس كلاهما.[15] تعمل كمواد موصلة عندما يتم دمجها مع SNG مختلف و متكامل، حيث يعمل بشكل مشترك باعتباره DNG.

يعرض ε سلبي (ENG) سلبيةεr بينماµr موجبة.[4][26][15] تحمل العديد من البلازما هذه الخاصية. على سبيل المثال ، المعادن النبيلة مثل الذهب أو الفضة هي ENG في الأشعة تحت الحمراء و الطيف المرئي.

تعرض الوسائط السلبية (MNG) εr إيجابية و µr سلبية.[4][26][15] تظهر المواد ذات الحركة الحزونية للإشعاع المغناطيسي أو الجيروسكوبية هذه الخاصية. المادة المسننة هي مادة تم تغييرها من خلال وجود مجال مغناطيسي شبه ثابت ، مما يفعل التأثير المغنطيسي البصري.[بحاجة لمصدر] التأثير المغنطيسي البصري هو ظاهرة تنتشر فيها الموجة الكهرومغناطيسية عبر هذه الوسيلة. في مثل هذه المواد ، يمكن أن تنتشر الاستقطابات الإهليلجية اليسارية واليمينية بسرعات مختلفة. عندما ينتقل الضوء عبر طبقة من المواد المغناطيسية البصرية ، فإن النتيجة تسمى تأثير فاراداي: يمكن تدوير سطح الاستقطاب) ، لتشكيل محور فاراداي. تُعرف نتائج هذا الانعكاس باسم تأثير كير المغنطيسي البصري (لا يجب الخلط بينه وبين تأثير كير الغير خطي). تسمى مادتان الحلزونيتان مع اتجاهين عكسيين للاستقطابين الرئيسيين بالأيزومرات الضوئية.

نتج عن الانضمام إلى لوح من مواد ENG وسلسلة من مواد MNG خصائص مثل الرنين والشق الشاذ والشفافية وانعكاس الصفر. مثل المواد ذات المؤشر السالب ، SNGs تشتت بطبيعتها ، لذلك εr, µr ومؤشر الانكسار n ، هي وظيفة التردد.[26]

القطعية

تتصرف المواد الخارقة القطعية (HMMs) كمعدن لاستقطاب معين أو اتجاه انتشار الضوء وتتصرف كعازل للآخر بسبب مكونات الموجه السلبي والإيجابي ، مع إعطاء أقصى تباين . تشكل المادة علاقة التشتت في الفضاء الموجي القطعي الزائد ، وبالتالي يطلق عليها اسم المادة الخارقة الزائدية.و يؤدي التباين الشديد في HMMs إلى انتشار اتجاهي للضوء داخل وخارج السطح.[29] أظهرت HMMs العديد من التطبيقات المحتملة ، مثل الاستشعار والتصوير وتوجيه الإشارات الضوئية وتأثيرات الرنين المعززة بالبلازمون.[30]

فجوة الحزم

للمزيد من المعلومات: البلورات الضوئية, بنية الحزم الإلكترونية, and التذبذب المترابط

تتحكم المواد الكهرومغناطيسية ذات فجوة الحزمة (EBG أو EBM) في انتشار الضوء. يتم تحقيق ذلك إما باستخدام بلورات ضوئية (PC) أو مواد عسراء (LHM). يمكن لأجهزة الكمبيوتر حظر انتشار الضوء تمامًا. و يمكن أن يسمح كلا الفئتين للضوء بالانتشار في اتجاهات محددة ومصممة ويمكن تصميم كلاهما باستخدام فجوات ذات ترددات مرغوبة.[31][32] حجم المدة من EBGs هو جزء ملموس من الطول الموجي ، وخلق تداخلاً بناءً ومدمراً. تتميز االبلورات الضوئية عن هياكل الطول الموجي الفرعي ، مثل المواد الخارقة القابلة للضبط ، تستمد هذه البلورات خصائصها من خصائص فجوة نطاقها. البلورات الضوئية بحجمها تتناسب مع الطول الموجي للضوء ، مقابل المواد الخارقة الأخرى التي تعرض بنية الطول الموجي الفرعي. علاوة على ذلك ، تعمل البلورات الضوئية عن طريق تشتيت الضوء. على النقيض من ذلك ، لا تستخدم انحياز المواد الأولية .[33]

تحتوي البلورات الضوئية على شوائب دورية تمنع انتشار الموجات نظرًا للتداخل الهائل للإدراج الناتج عن الانتثار. خاصية النطاق الترددي الضوئي للبورات الضوئية تجعلها متناظرة كهرومغناطيسياً لبلورات أنصاف النواقل الإلكترونية.[34]

تهدف EBGs إلى إنشاء هياكل عازلة عالية الجودة دورية ومنخفضة الضياعات . تؤثر EBG على الفوتونات بنفس الطريقة التي تؤثر بها مواد أنصاف النواقل على الإلكترونات. البلورات الضوئية هي المادة المثالية ذات فجوة الحزمة ، لأنها لا تسمح بانتشار الضوء.[35] تعمل كل وحدة من التركيب الدوري المحدد كذرة واحدة ، وإن كان حجمها أكبر من ذلك بكثير.[4][35]

تم تصميم EBGs لمنع انتشار عرض نطاق ترددي من الترددات ، لبعض زوايا الوصول و الاستقطاب. تم اقتراح العديد من الأشكال الهندسية والهياكل لتصنيع الخصائص المميزة لـ EBG. عملياً ، من المستحيل إنشاء جهاز EBG لا تشوبه شائبة.[4][5]

تم تصنيع EBGs للترددات التي تتراوح من بضع گيگاهيرتز (GHz) إلى عدد قليل من تيراهيرتز (THz) والراديو الأمواج الميكروية ومناطق تردد الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. تتضمن تطورات تطبيق EBG خط نقل ، وألواح خشبية مصنوعة من قضبان عازلة مربعة وعدة أنواع مختلفة من هوائيات الربح المنخفض ).[4][5]

وسط إيجابي مزدوج

تظهر الوسائط الإيجابية المزدوجة (DPS) في الطبيعة ، كظهور العوازل بشكل طبيعي. كلاً من السماحية والنفاذية المغناطيسية إيجابي وانتشار الموجة في الاتجاه الأمامي.فقد تم تصنيع المواد الاصطناعية التي تجمع بين خصائص DPS و ENG و MNG.[4][15]

ثنائي الخواص و ثنائي متباين الخواص

يفترض تصنيف المواد الخارقة في صورة سلبية مزدوجة أو مفردة أو موجبة مزدوجة ، أن المادة الخارقة لها استجابات كهربائية ومغناطيسية مستقلة موصوفة بواسطة ε و µ. ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، يؤدي المجال الكهربائي في المغناطيسي إلى الاستقطاب ، في حين أن الحقل المغناطيسي يحرض الاستقطاب الكهربائي ، المعروف باسم الاقتران الكهرومغناطيسي. يشار إلى هذه الوسائط على أنها ثنائية الخواص. الوسائط التي تظهر اقتران مغناطيسي كهربائي وتكون متباينة الخواص (فهذا هو الحال بالنسبة للعديد من هياكل المواد الخارقة [36]), تشار إلى المواد الثنائية المتباين الخواص.[37][38]

أربعة پارامترات مادية هي جوهرية لاقتران مغناطيسي كهربائي من الوسائط ثنائية الخواص. هم كهربائي (E) و المجال مغناطيسي (H) ، وشدة المجال الكهربائي ( D ) و التدفق المغناطيسي (B) كثافة التدفق. هذه الپارامترات هي ε و µ و κ و χ أو السماحية والنفاذية وقوة الدهليزية المغناطيسية و الپارامتر Tellegen على التوالي. في هذا النوع من الوسائط ، لا تختلف پارامترات المواد باختلاف التغييرات على طول نظام الإحداثيات للقياسات. في هذا المعنى فهي ثابتة أو عددية.[5]

تؤثر الپارامترات الكهربائية المغناطيسية الفعلية ، κ و χ ، على الطور من الموجة. تأثير پارامتر الدهليزية المغناطيسية هو تقسيم معامل الانكسار. في الوسائط ذات الخواص المتماثلة، ينتج عن هذا انتشار الأمواج فقط إذا كانت ε و µ لها نفس الإشارة. تظهر في الوسائط ثنائية الخواص ذات القيمة χ المفترضة هي صفر ، و κ قيمة غير صفرية ، نتائج مختلفة. يمكن أن تحدث إما موجة للخلف أو موجة للأمام. بدلاً من ذلك ، يمكن أن تحدث موجتان للأمام أو موجتان للخلف ، اعتمادًا على قوة پارامتر الدهليزية المغناطيسية.

في الحالة العامة ، تُقرأ العلاقات التأسيسية للمواد ثنائية الخواص حيث و هي السماحية وموتّرات النفاذية ، على التوالي, بينما و هما الموتّران الكهربائي المغناطيسي. إذا كان الوسط متبادل ، فإن السماحية والنفاذية موترّات متماثلة ، و, حيث هو الموتّر الدهليزي الذي يصف الاستجابة الكهرومغناطيسية والكهرومغناطيسية المتبادلة. يمكن التعبير عن الموتّر الدهليزي كما , حيث أثر تتبع , I مصفوفة المطابقة , N هو موتّر متماثل خالٍ من آثار التتبع ، و J هو موتّر غير متماثل. مثل هذا التحليل يسمح لنا بتصنيف الاستجابة ثنائية الاتجاه متبادلة ويمكننا تحديد الفئات الرئيسية الثلاثة التالية: (i) الوسائط الدهليزية (), (ii) الوسط pseudochiral (), (iii) و الوسط أوميگا (). بشكل عام ، تكون الاستجابة الكهرومغناطيسية الدهليزية و / أو ثنائية الخواص المتباينة نتيجة الدهليزية الهندسية ثلاثية الأبعاد: تتكون المواد الخارقة ثلاثية الأبعاد من خلال تضمين هياكل ثلاثية الأبعاد في وسط مضيف وتظهر تأثيرات الاستقطاب المرتبطة بالدهليزية مثل النشاط البصري ازدواج اللون الدائري. يتضح مفهوم الدهليزية ثنائية البعد أيضًا ويقال إن الجسم المستوي يكون دهليزياً مغناطيسياً إذا لم يكن من الممكن تثبيته على صورته المنعكسة ما لم يتم رفعه من المستوي. من ناحية أخرى ، يمكن أن تنشأ استجابة متباينة الخواص من هياكل أتيرالية هندسية لا تمتلك ثنائية أو ثلاثية الأبعاد فعلية .عن پلوم وآخرون.[39] تم فحص مواد خارقة دهليزية خارجية حيث ينتج اقتران المغناطيسية الكهربائية عن الدهليزية الهندسية للهيكل كله ويكون التأثير مدفوعًا بواسطة ناقل الموجة الإشعاعية الذي يساهم في التباين الدهليزي الكلي (التباين الكهرومغناطيسي الخارجي).عن ريزا و آخرون[40] فالمواد الخارقة الدهليزية المقترحة أحادية البعد حيث لا يختفي الموتر الفعال إذا كان النظام أحادي الأبعاد هندسيًا (لا يمكن تراكب صورة معكوسة الهيكل بأكمله باستخدام التحويلات من دون تناوب).

الدهليزية المغناطيسية

يتم تصنيع المواد الخارقة من مواد دوامية التي تكون فيها الپارامتر الفعال k غير صفري. يعد هذا مصدرًا محتملًا للالتباس لأن الأدبيات الوصفية تتضمن استخدامين متعارضين لمصطلحي "اليد اليسرى" و "اليد اليمنى". الأول يشير إلى واحدة من الأمواج المستقطبة الدائرية التي هي وسيط لانتشار في وسائط دوامية. والثاني يتعلق بمجموعات ثلاثية في المجال الكهربائي ، والمجال المغناطيسي و موجه پوينتنگ الذي ينشأ في وسط معامل الانكسار السلبي ، وهو في معظم الحالات ليس دواميًا.

تُظهر خواص انتشار الأمواج في المواد الخارقة أنه يمكن تحقيق الانكسار السلبي في المواد الخارقة باستخدام مادة قوية الدوامية و الإيجابية ε و μ.[41] [42]وذلك لأن الدليل الانكساري له قيم مميزة يسارية و يمينية ، يعطى ب

يمكن أن نرى أن مؤشر سلبي سيُحدث لاستقطاب واحد إذا κ > قالب:Radical. في هذه الحالة ، ليس من الضروري إما أحدهما أو كليهما εr و µr أن يكونا سالبين بالنسبة لانتشار الموجة العكسية.[5]

القائمة على FSS

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة القابلة للضبط § المواد الانتقائية السطحية القائمة على التردد

تعمل المواد الانتقائية ذات القاعدة السطحية ذات التردد على منع الإشارات في نطاق موجي واحد وتمرير الإشارات في نطاق موجة آخر. فقدت أصبحت بديلاً للمواد الخارقة ذات التردد الثابت. فهي تسمح بإجراء تغييرات اختيارية للترددات في وسيط واحد ، بدلاً من الحدود التقييدية لـ استجابة التردد المحددة.[43]

الأنواع الأخرى

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

المرنة

تستخدم هذه المواد الخارقة پارامترات مختلفة لتحقيق مؤشر سلبي للانكسار في المواد غير الكهرومغناطيسية. علاوة على ذلك ، "قد يتيح التصميم الجديد للمواد الخارقة المرنة التي يمكن أن تسلك سلوك إما كسوائل أو مواد صلبة على مدى تردد محدود تطبيقات جديدة تعتمد على التحكم في الأمواج الصوتية والمرنة و الأمواج الزلزالية."[44] They are also called mechanical metamaterials.[بحاجة لمصدر]

الصوتية

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة الصوتية
ميكانيكا الاستمرارية
BernoullisLawDerivationDiagram.svg
الحفاظ على الكتلة
الحفاظ على العزم
معادلات ناڤييه–ستوكس
 ع • ن • ت


تتحكم المواد الخارقة الصوتية في توجيه ومعالجة الصوت بشكل صوتية, تحت الصوتية أو فوق الصوتية و الأمواج في الغازات و السوائل و المواد الصلبة. كما هو الحال مع الأمواج الكهرومغناطيسية ، فيمكن للأمواج الصوتية أن تظهر انكسارًا سلبيًا.[14]

يتم التحكم في الأمواج الصوتية في الغالب من خلال معامل الكتلة الضخمة β و كثافة الكتلة ρ و "الدهليزية". إن معامل الكثافة الظاهرية والكثافة هي نظائر السماحية والنفاذية في المواد الكهرومغناطيسية. يرتبط هذا بميكانيكا انتشار موجة الصوت في شبكة شعرية. كما تحتوي المواد على كتلة ودرجات جوهرية من الصلابة. تشكل هذه معًا نظامًا رنانًا وقد يكون الرنين الميكانيكي (الصوتي) منفعلاً بترددات صوتية مناسبة (على سبيل المثال ، الذبذبات المسموعة).

الهيكلية

توفر المواد الخارقة الإنشائية الهيكلية خواص مثل الصلابة والوزن الخفيف. باستخدام الإسقاط للتصنيع البصري الميكروي projection micro-stereolithography ، يمكن إنشاء الشبكات الشعرية باستخدام أشكال تشبه إلى حد كبير الدعامات و العوارض. فالمواد ذات الأربعة أوامر من حجم أكثر صلابة من آيروجل التقليدية ، ولكن تم إنشاؤها مع نفس الكثافة. يمكن لمثل هذه المواد أن تتحمل حمولة لا تقل عن 160،000 مرة من وزنها عن طريق الإفراط في تقييد المواد.[45][46]

يمكن تسطيح مادة السيراميك النانوية الخارقة والعودة بها إلى حالتها الأصلية.[47]

لاخطية

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة اللاخطية

قد يتم تصنيع المواد الخارقة التي تحتوي على شكل من أشكال غير الخطية ، التي تتغير خصائصها مع قوة موجة الحالة. تعتبر الوسائط غير الخطية ضرورية لـ البصريات غير الخطية. تحتوي معظم المواد البصرية على استجابة ضعيفة نسبيًا ، مما يعني أن خصائصها تتغير بمقدار صغير فقط للتغييرات الكبيرة في شدة المجال الكهرومغناطيسي. يمكن أن تكون المجالات الكهرومغناطيسية المحلية للادراج في المواد غير الخطية أكبر بكثير من متوسط قيمة الحقل. إضافة إلى ذلك ، تم التنبؤ بتأثيرات غير خطية بارزة وملاحظة ما إذا كانت السماحية العازلة الفعالة للمادة الخارقة العازلة صغيرة جدًا (وسائط إبسيلون القريبة من الصفر).[48][49][50] بالإضافة إلى ذلك ، فإن الخصائص الشاذة، مثل مؤشر الانكسار السلبي ، تخلق فرصًا لتهيئة الظروف لمطابقة الطور التي يجب أن تكون مرضية في أي بنية بصرية غير خطية.

المواد الخارقة بتأثير هول

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة بتأثير هول

في عام 2009 ،أثبت مارك براين و گرايم ميلتون[51] رياضياً أنه يمكن للمرء من حيث المبدأ عكس إشارة مركب مكون من 3 مواد في ثلاثي الأبعاد مصنوع من مواد معامل هول الإيجابية أو السلبية فقط. في وقت لاحق من عام 2015 عن معمّر كاديك و آخرون.[52] أظهر أن ثقب بسيط في مادة ذات الخواص المتماثلة يمكن أن يؤدي إلى تغيير إشارة معامل هول. هذا الادعاء النظري اختبر تجريبياً من قبل كريستيان كيرن وآخرون.[53]

في عام 2015 ، أظهره أيضًا كريستيان كيرن وآخرون. أن انثقاب مادة متباينة الخواص لمادة منفردة يمكن أن يؤدي إلى تأثير غير معتاد لا أكثر ، ألا وهو تأثير هول الموازي.[54] هذا يعني أن المجال الكهربائي المحرَّض داخل الوسائط الموصلة لم يعد متعامدًا مع المجال المغناطيسي ولكنه في الواقع موازٍ للأخير.

المواد الخارقة الكهرو-حرارية

حزم التردد

تيرا هيرتز

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة بتردد من رتبة التيرا هيرتز

تتفاعل المواد الخارقة من تيراهيرتز عند ترددات تيراهيرتز ، التي تُعرف عادة على أنها 0.1 إلى 10 THz). يقع إشعاع تيراهيرتز في الطرف البعيد من شريط الأشعة تحت الحمراء ، مباشرة بعد نهاية شريط الأمواج الميكروية . هذا يتوافق مع الملليمتر وأطوال موجية دون ميل بين 3 مم ( EHF) و 0.03 ملم (حافة الطول الموجي الطويل لأشعة الضوء تحت الحمراء البعيدة).

الفوتونية

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة الفوتونية

تتفاعل المواد الخارقة الضوئية مع الترددات البصرية (أشعة تحت الحمراء متوسطة). تميزها مدة الطول الموجي الفرعي عن البنى ذات فجوة الحزمة الضوئية.[55][56]

القابلة للضبط

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة القابلة للضبط

تسمح المواد الخارقة القابلة للضبط بتعديلات عشوائية على تغيرات التردد في مؤشر الانكسار. تتوسع مادة الخارقة القابلة للضبط إلى ما وراء حدود النطاق الترددي في المواد ذات قاعدة اليد اليسرى من خلال إنشاء أنواع مختلفة من المواد الوصفية.

الپلازمونية

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة الپلازمونية

تستخدم المواد الخارقة الپلازمونية الپلازمونات السطحية ، والتي تنتج من تفاعل الضوء مع المعدن - العزل الكهربائي. في ظل ظروف محددة ، يندفع الضوء المتصاعد مع الپلازمونات السطحية لإنشاء أمواج ذاتية الاستدامة أو أمواج كهرومغناطيسية منتشرة أو أمواج سطحية[57] المعروفة باسم الپولاريتونات الپلازمونات السطحية.

التطبيقات

المواد الخارقة قيد الدراسة في العديد من التطبيقات.[58] فالهوائيات ذات المواد الخارقة متاحة تجارياً.

في عام 2007 ، ذكر أحد الباحثين أنه لكي يتم تنفيذ تطبيقات المواد الخارقة، يجب تقليل ضياعات الطاقة ، ويجب أن تمتد المواد إلى مواد ذات خواص متماثلة ثلاثية الأبعاد ، ويجب أن تكون تقنيات الإنتاج ذات صناعات متطورة.[59]

الهوائيات

المقالة الرئيسية: هوائيات المواد الخارقة

الهوائيات الخارقة هي فئة من الهوائيات التي تستخدم المواد الخارقة لتحسين الأداء.[13][15][60][61] أظهرت البراهين أن المواد الخارقة يمكن أن تحسن من هوائيات القدرة المشعة.[13][62] تسمح المواد التي يمكنها تحقيق نفاذية سالبة بخصائص مثل حجم الهوائي الصغير والاتجاهية العالي والتردد القابل للضبط.[13][15]

الماصات

المقالة الرئيسية: الماصات المصنعةة من المواد الخارقة

يعالج الماص ذو المواد الخارقة مكونات ضياعات سماحية المواد الخارقة والنفاذية المغناطيسية ، لامتصاص كميات كبيرة من الإشعاع الكهرومغناطيسي. هذه ميزة مفيدة لـ كشف الصور[63][64] و التطبيقات االكهروضوئية الشمسية.[65] تكون مكونات الضياعات ذات صلة أيضًا بتطبيقات معامل الانكسار السلبي (المواد الفوتونية الضوئية ، أنظمة الهوائي) أو البصريات المتغيرة (التغطية بالمواد الخارقة ، الميكانيكا الفلكية) ، لكن غالبًا لا يتم استخدامها في هذه التطبيقات.

العدسات الفائقة

المقالة الرئيسية: العدسات الفائقة

"العدسات الفائقة" عبارة عن جهاز ثنائي أو ثلاثي الأبعاد يستخدم مواد خارقة، عادةً ذات خصائص انكسار سالبة ، لتحقيق دقة تتجاوز حد الانحياز (من الناحية المثالية ، الدقة اللانهائية). يتم تمكين مثل هذا السلوك من خلال قدرة المواد السلبية المزدوجة على إنتاج سرعة طور سالبة. فحد الانحياز متأصل في الأجهزة أو العدسات البصرية التقليدية.[66][67]

أجهزة الإخفاء

المقالة الرئيسية: الإخفاء بالمواد الخارقة

تعتبر المواد الخارقة أساسًا محتملاً لجهاز إخفاء عملي. تم عرض دليل المبدأ في 19 أكتوبر 2006. لكن لا توجد أغطية عملية معروفة لحد الآن.[68][69][70][71][72][73]

RCS (رادار المقطع العرضي) المقلل من المواد الخارقة

تقليدياً ، تم تخفيض RCS إما عن طريق مادة ماصة للرادار (RAM) أو عن طريق تشكيل الأهداف بحيث يمكن إعادة توجيه الطاقة المبعثرة بعيدًا عن المصدر. في حين أن RAMs لها وظائف نطاق تردد ضيق ، فإن تحديد الغرض يحد من الأداء الإيروديناميكي للهدف. في الآونة الأخيرة ، يتم تصنيع المواد الخارقة أو الأسطح التي يمكن إعادة توجيه الطاقة المبعثرة بعيداً عن المصدر باستخدام نظرية المصفوفات[74][75][76][77] أو قانون سنيل المعمم.[78][79] وقد أدى ذلك إلى أشكال ملائمة للديناميكا الهوائية للأهداف باستخدام نظام RCS مخفض.

الحماية الزلزالية

المقالة الرئيسية: المواد الخارقة الزلزالية

تتصدى المواد المضادة للزلازل للآثار الضارة للأمواج الزلزالية على الهياكل التي من صنع الإنسان.[10][80][81]

ترشيح الصوت

يمكن أن تتحكم المواد الخارقة المطعمة بشوائب نانوية في إشارات الصوت أو الضوء ، مثل تغيير لون المادة أو تحسين الأمواج فوق الصوتية. تشمل الاستخدامات اختبار المواد غير المدمرة ، التشخيص الطبي و كتم الصوت. يمكن تصنيع المواد من خلال عملية ترسيب عالية الدقة ومتعددة الطبقات. يمكن التحكم في سمك كل طبقة في جزء صغير من الطول الموجي. ثم يتم ضغط المادة ، مما يؤدي إلى ظهور شوائب دقيقة يمكن أن يؤدي التباعد بينها إلى تناثر الترددات المحددة.[82][83]

النماذج النظرية

جميع المواد المصنوعة من ذرات ، هي ثنائية القطب. تعمل هذه الأقطاب على تعديل سرعة الضوء بعامل n (معامل الانكسار). في الرنان المنفصل ، تعمل وحدات السلك والحلقة كثنائيات ذرية: يعمل السلك كذرة كهرومغناطيسية ، بينما تعمل الحلقة ك محرض L ، 'بينما يعمل القسم المفتوح ك مكثف C . تعمل الحلقة ككل ك دائرة LC. عندما يمر المجال الكهرومغناطيسي عبر الحلقة ، يتم إنشاء تيار متحرض. الحقل المتولد عمودي على المجال المغناطيسي للضوء. ينتج عن الرنين المغناطيسي نفاذية سلبية ؛ مؤشر الانكسار هو سلبي أيضا. (العدسة ليست مسطحة فعلاً، نظرًا لأن سعة الهيكل تفرض ميلًا على التحريض الكهربائي). العديد من نماذج المواد (الرياضية) استجابة التردد في DNGs. أحدها هو نموذج لورنتز ، الذي يصف حركة الإلكترون من حيث مذبذب مقاد، مذبذب توافقي. ينطبق نموذج Debye relaxation عندما يكون مكون التسارع لنموذج لورنتز الرياضي صغيرًا مقارنة بالمكونات الأخرى للمعادلة. ينطبق Drude model عندما يكون مكون قوة الاستعادة لا يكاد يذكر ويكون معامل الاقتران عمومًا هو تردد الپلازما. تتطلب الفروق الأخرى في المكونات استخدام أحد هذه النماذج ، اعتمادًا على قطبيتها أو غرضها.[4]

عادةً ما يتم نمذجة المركبات ثلاثية الأبعاد للتضمينات المعدنية / غير المعدنية التي يتم دمجها بشكل دوري / عشوائي في مصفوفة منخفضة القدرة على التخزين الكهربائي بطرق تحليلية ، بما في ذلك صيغ الخلط والأساليب القائمة على مصفوفة الانتثار. يتم نمذجة الجسيم إما عن طريق ثنائي القطب الكهربائي الموازي للحقل الكهربائي أو زوج من الأقطاب الكهربائية والمغناطيسية المتقاطعة المتوازية مع المجالين الكهربائي والمغناطيسي ، على التوالي ، للموجة المطبقة. هذه الأقطاب هي الشروط الرئيسية في سلسلة الأقطاب المتعددة. إنها الوحيدة الموجودة في كرة متجانسة ، يمكن الحصول عليها بسهولة [من قابلية الاستقطاب] من معاملات تشتت مي. بشكل عام ، يُعرف هذا الإجراء باسم "تقريب نقطة ثنائي القطب" ، وهو تقريب جيد للمواد metamaterials التي تتكون من مكونات كروية صغيرة كهربائياً. تشمل مزايا هذه الطرق انخفاض تكلفة الحساب والبساطة الرياضية.[84][85]

يمكن العثور على تقنيات أخرى المبدأ الأول لتحليل الوسائط الكهرومغناطيسية ثلاثية الدورية في بنية النطاق الفوتوني للحوسبة

الشبكات المؤسساتية

MURI

تضم مبادرة البحث الجامعي متعدد التخصصات (MURI) العشرات من الجامعات وبعض المنظمات الحكومية. وتشمل الجامعات المشاركة جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ، جامعة كاليفورنيا في سان دييگو ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، الكلية الملكية في لندن. الرعاة هم مكتب البحوث البحرية و وكالة مشروع أبحاث الدفاع المتقدمة.[86]

تدعم MURI البحوث التي تتقاطع مع أكثر من تخصص واحد في العلوم والهندسة التقليدية لتسريع كل من البحث والترجمة إلى التطبيقات. اعتبارًا من عام 2009 ، كان من المتوقع أن تشارك 69 مؤسسة أكاديمية في 41 من جهود البحث.[87]

Metamorphose

يعد المعهد الافتراضي للمواد الكهرومغناطيسية الاصطناعية والمواد الفوقية "Metamorphose VI AISBL" اتحادًا دوليًا للترويج للمواد والمواد الكهرومغناطيسية الاصطناعية. ينظم مؤتمرات علمية ، ويدعم المجلات المتخصصة ، ويخلق ويدير برامج البحوث ، ويوفر برامج التدريب (بما في ذلك برامج الدكتوراه وبرامج التدريب للشركاء الصناعيين) ؛ ونقل التكنولوجيا إلى الصناعة الأوروبية.[88][89]

انظر أيضاً

المراجع

  1. ^ Shelby, R. A.; Smith D.R.; Shultz S.; Nemat-Nasser S.C. (2001). "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. Archived from the original (PDF) on June 18, 2010.
  2. ^ Smith, D. R.; Padilla, WJ; Vier, DC; Nemat-Nasser, SC; Schultz, S (2000). "Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity" (PDF). Physical Review Letters. 84 (18): 4184–87. Bibcode:2000PhRvL..84.4184S. doi:10.1103/PhysRevLett.84.4184. PMID 10990641. Archived from the original (PDF) on June 18, 2010.
  3. ^ Kshetrimayum, R. S. (2004). "A Brief Intro to Metamaterials". IEEE Potentials. 23 (5): 44–46. doi:10.1109/mp.2005.1368916.
  4. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س Engheta, Nader; Richard W. Ziolkowski (June 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.
  5. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز Zouhdi, Saïd; Ari Sihvola; Alexey P. Vinogradov (December 2008). Metamaterials and Plasmonics: Fundamentals, Modelling, Applications. New York: Springer-Verlag. pp. 3–10, Chap. 3, 106. ISBN 978-1-4020-9406-4.
  6. ^ أ ب ت Smith, David R. (2006-06-10). "What are Electromagnetic Metamaterials?". Novel Electromagnetic Materials. The research group of D.R. Smith. Archived from the original on July 20, 2009. Retrieved 2009-08-19.
  7. ^ أ ب ت Shelby, R. A.; Smith, D. R.; Schultz, S. (2001). "Experimental Verification of a Negative Index of Refraction". Science. 292 (5514): 77–79. Bibcode:2001Sci...292...77S. CiteSeerX 10.1.1.119.1617. doi:10.1126/science.1058847. PMID 11292865.
  8. ^ Pendry, John B. (2004). Negative Refraction (PDF). Vol. 45. Princeton University Press. pp. 191–202. Bibcode:2004ConPh..45..191P. doi:10.1080/00107510410001667434. ISBN 978-0-691-12347-9. Retrieved 2009-08-26. {{cite book}}: |journal= ignored (help)
  9. ^ أ ب Veselago, V. G. (1968). "The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of ε and μ". Soviet Physics Uspekhi. 10 (4): 509–14. Bibcode:1968SvPhU..10..509V. doi:10.1070/PU1968v010n04ABEH003699.
  10. ^ أ ب ت Brun, M.; S. Guenneau; and A.B. Movchan (2009-02-09). "Achieving control of in-plane elastic waves". Appl. Phys. Lett. 94 (61903): 061903. arXiv:0812.0912. Bibcode:2009ApPhL..94f1903B. doi:10.1063/1.3068491.
  11. ^ Rainsford, Tamath J.; D. Abbott; Abbott, Derek (9 March 2005). 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.
  12. ^ Cotton, Micheal G. (December 2003). "Applied Electromagnetics" (PDF). 2003 Technical Progress Report (NITA – ITS). Telecommunications Theory (3): 4–5. Retrieved 2009-09-14.
  13. ^ أ ب ت ث ج Alici, Kamil Boratay; Özbay, Ekmel (2007). "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. hdl:11693/49278.
  14. ^ أ ب Guenneau, S. B.; Movchan, A.; Pétursson, G.; Anantha Ramakrishna, S. (2007). "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.
  15. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر Slyusar, V.I. (October 6–9, 2009). "Metamaterials on antenna solutions" in 7th International Conference on Antenna Theory and Techniques ICATT’09.: 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, v. 177, p. 24.
  17. ^ Parimi, P. V.; Lu, W. T.; Vodo, P; Sridhar, S (2003). "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. (1946). "Metal-Lens Antennas". IRE Proc. 34 (11): 828–36. doi:10.1109/JRPROC.1946.232264.
  19. ^ Kock, W.E. (1948). "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. (2001). "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.
  21. ^ Eleftheriades, G.V.; Iyer A.K.; Kremer, P.C. (2002). "Planar Negative Refractive Index Media Using Periodically L-C Loaded Transmission Lines". IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 50 (12): 2702–12. Bibcode:2002ITMTT..50.2702E. doi:10.1109/TMTT.2002.805197. {{cite journal}}: Unknown parameter |last-author-amp= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  22. ^ Caloz, C.; Itoh, T. (2002). Application of the Transmission Line Theory of Left-handed (LH) Materials to the Realization of a Microstrip 'LH line'. Vol. 2. p. 412. doi:10.1109/APS.2002.1016111. ISBN 978-0-7803-7330-3. {{cite book}}: |journal= ignored (help)
  23. ^ Sievenpiper, Dan; et al. (November 1999). "High-Impedance Electromagnetic Surfaces with a Forbidden Frequency Band" (PDF). IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 47 (11): 2059–74. Bibcode:1999ITMTT..47.2059S. doi:10.1109/22.798001. Archived from the original (PDF) on July 19, 2011. Retrieved 2009-11-11.
  24. ^ Depine, Ricardo A.; Lakhtakia, Akhlesh (2004). "A new condition to identify isotropic dielectric-magnetic materials displaying negative phase velocity". Microwave and Optical Technology Letters. 41 (4): 315–16. arXiv:physics/0311029. doi:10.1002/mop.20127.
  25. ^ 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.
  26. ^ أ ب ت ث ج Eleftheriades, George V.; Keith G. Balmain (2005). Negative-refraction metamaterials: fundamental principles and applications. Wiley. p. 340. Bibcode:2005nmfp.book.....E. ISBN 978-0-471-60146-3.
  27. ^ Pendry, John B.; David R. Smith (June 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. Retrieved 2009-09-27.
  28. ^ Alù, Andrea and; Nader Engheta (January 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. 52 (1): 199–210. Bibcode:2004ITMTT..52..199A. doi:10.1109/TMTT.2003.821274. Retrieved 2010-01-03.
  29. ^ High, A.; et al. (2015). "Visible-frequency hyperbolic metasurface". Nature. 522 (7555): 192–196. Bibcode:2015Natur.522..192H. doi:10.1038/nature14477. PMID 26062510.
  30. ^ Takayama, O.; Lavrinenko, A. V. (2019). "Optics with hyperbolic materials". Journal of the Optical Society of America B. 36 (8): F38–F48. doi:10.1364/JOSAB.36.000F38.
  31. ^ Engheta, Nader; Richard W. Ziolkowski (2006). Metamaterials: physics and engineering explorations (added this reference on 2009-12-14.). Wiley & Sons. pp. 211–21. ISBN 978-0-471-76102-0.
  32. ^ Valentine, J.; Zhang, S.; Zentgraf, T.; Ulin-Avila, E.; Genov, D. A.; Bartal, G.; Zhang, X. (2008). "Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index". Nature. 455 (7211): 376–79. Bibcode:2008Natur.455..376V. doi:10.1038/nature07247. PMID 18690249.
  33. ^ Pendry, JB (2009-04-11). "Metamaterials Generate Novel Electromagnetic Properties". UC Berkeley Atomic Physics Seminar 290F. Archived from the original (Seminar – ecture series) on 2010-06-27. Retrieved 2009-12-14.
  34. ^ Chappell, William leads the IDEA laboratory at Purdue University (2005). "Metamaterials". research in various technologies. Retrieved 2009-11-23.
  35. ^ أ ب Soukoulis, C. M., ed. (May 2001). Photonic Crystals and Light Localization in the 21st Century (Proceedings of the NATO Advanced Study Institute on Photonic Crystals and Light Localization, Crete, Greece, June 18–30, 2000 ed.). London: Springer London, Limited. pp. xi. ISBN 978-0-7923-6948-6.
  36. ^ Marques, Ricardo; Medina, Francisco; Rafii-El-Idrissi, Rachid (2002-04-04). "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. hdl:11441/59428. Archived from the original (PDF) on 20 July 2011.
  37. ^ Rill, M. S.; et al. (2008-12-22). "Negative-index bianisotropic photonic metamaterial fabricated by direct laser writing and silver shadow evaporation". Optics Letters. 34 (1): 19–21. arXiv:0809.2207. Bibcode:2009OptL...34...19R. doi:10.1364/OL.34.000019. PMID 19109626.
  38. ^ Kriegler, C. E.; et al. (2010). "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.
  39. ^ Plum, E.; Liu, X.-X.; Fedotov, V. A.; Chen, Y.; Tsai, D. P.; Zheludev, N. I. (2009). "Metamaterials: Optical Activity without Chirality" (PDF). Phys. Rev. Lett. 102 (11): 113902. Bibcode:2009PhRvL.102k3902P. doi:10.1103/physrevlett.102.113902. PMID 19392202.
  40. ^ C. Rizza; Andrea Di Falco; Michael Scalora; Alessandro Ciattoni (2015). "One-Dimensional Chirality: Strong Optical Activity in Epsilon-Near-Zero Metamaterials". Phys. Rev. Lett. 115 (5): 057401. arXiv:1503.00490. Bibcode:2015PhRvL.115e7401R. doi:10.1103/PhysRevLett.115.057401. PMID 26274441. {{cite journal}}: Unknown parameter |last-author-amp= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
  41. ^ Wang, Bingnan; et al. (November 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.
  42. ^ Tretyakov, S.; Sihvola, A.; Jylhä, L. (2005). "Backward-wave regime and negative refraction in chiral composites". Photonics and Nanostructures Fundamentals and Applications. 3 (2–3): 107–15. arXiv:cond-mat/0509287. Bibcode:2005PhNan...3..107T. doi:10.1016/j.photonics.2005.09.008.
  43. ^ Capolino, Filippo (2009). "Chapter 32". Theory and Phenomena of Metamaterials. Taylor & Francis. ISBN 978-1-4200-5425-5.
  44. ^ Page, John (2011). "Metamaterials: Neither solid nor liquid". Nature Materials. 10 (8): 565–66. Bibcode:2011NatMa..10..565P. doi:10.1038/nmat3084. PMID 21778996.
  45. ^ Szondy, David (June 22, 2014). "New materials developed that are as light as aerogel, yet 10,000 times stronger". Gizmag.
  46. ^ Fang, Nicholas. "Projection Microstereolithography" (PDF). Department of Mechanical Science & Engineering, University of Illinois.
  47. ^ Fesenmaier, Kimm (23 May 2014). "Miniature Truss Work". Caltech.
  48. ^ Ciattoni, A.; Rizza, C.; Palange, E. (2010). "Extreme nonlinear electrodynamics in metamaterials with very small linear dielectric permittivity". Phys. Rev. A. 81 (4): 043839. arXiv:1002.3321. Bibcode:2010PhRvA..81d3839C. doi:10.1103/PhysRevA.81.043839.
  49. ^ Vincenti, M. A.; De Ceglia, D.; Ciattoni, A.; Scalora, M. (2011). "Singularity-driven second- and third-harmonic generation at epsilon-near-zero crossing points". Phys. Rev. A. 84 (6): 063826. arXiv:1107.2354. Bibcode:2011PhRvA..84f3826V. doi:10.1103/PhysRevA.84.063826.
  50. ^ Capretti, Antonio; Wang, Yu; Engheta, Nader; Dal Negro, Luca (2015). "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.
  51. ^ Briane, Marc; Milton, Graeme W. (28 November 2008). "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.
  52. ^ Kadic, Muamer; Schittny, Robert; Bückmann, Tiemo; Kern, Christian; Wegener, Martin (22 June 2015). "Hall-Effect Sign Inversion in a Realizable 3D Metamaterial". Physical Review X. 5 (2): 021030. arXiv:1503.06118. Bibcode:2015PhRvX...5b1030K. doi:10.1103/PhysRevX.5.021030.
  53. ^ Kern, Christian; Kadic, Muamer; Wegener, Martin (2017). "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.
  54. ^ Kern, Christian; Kadic, Muamer; Wegener, Martin (28 September 2015). "Parallel Hall effect from three-dimensional single-component metamaterials". Applied Physics Letters. 107 (13): 132103. arXiv:1507.04128. Bibcode:2015ApPhL.107m2103K. doi:10.1063/1.4932046.
  55. ^ Paschotta, Rüdiger (2008–18). "Photonic Metamaterials". Encyclopedia of Laser Physics and Technology. Vol. I & II. Wiley-VCH Verlag. p. 1. Retrieved 2009-10-01.
  56. ^ Capolino, Filippo (2009). Applications of Metamaterials. Taylor & Francis, Inc. pp. 29–1, 25–14, 22–1. ISBN 978-1-4200-5423-1. Retrieved 2009-10-01.
  57. ^ Takayama, O.; Bogdanov, A. A., Lavrinenko, A. V. (2017). "Photonic surface waves on metamaterial interfaces". Journal of Physics: Condensed Matter. 29 (46): 463001. Bibcode:2017JPCM...29T3001T. doi:10.1088/1361-648X/aa8bdd.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  58. ^ Oliveri, G.; Werner, D.H.; Massa, A. (2015). "Reconfigurable electromagnetics through metamaterials – A review". Proceedings of the IEEE. 103 (7): 1034–56. doi:10.1109/JPROC.2015.2394292.
  59. ^ Costas Soukoulis (2007-01-04). "Metamaterials found to work for visible light". DOE /Ames Laboratory. Retrieved 2009-11-07.
  60. ^ Enoch, Stefan; Tayeb, GéRard; Sabouroux, Pierre; Guérin, Nicolas; Vincent, Patrick (2002). "A Metamaterial for Directive Emission". Physical Review Letters. 89 (21): 213902. Bibcode:2002PhRvL..89u3902E. doi:10.1103/PhysRevLett.89.213902. PMID 12443413.
  61. ^ Siddiqui, O.F.; Mo Mojahedi; Eleftheriades, G.V. (2003). "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.
  62. ^ 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 (2005). "A Study of Using Metamaterials as Antenna Substrate to Enhance Gain" (PDF). Progress in Electromagnetics Research. 51: 295–28. doi:10.2528/PIER04070701. Archived from the original (PDF) on September 6, 2006. Retrieved 2009-09-23.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  63. ^ Li, W.; Valentine, J. (2014). "Metamaterial Perfect Absorber Based Hot Electron Photodetection". Nano Letters. 14 (6): 3510–14. Bibcode:2014NanoL..14.3510L. doi:10.1021/nl501090w. PMID 24837991.
  64. ^ Yu, Peng; Wu, Jiang; Ashalley, Eric; Govorov, Alexander; Wang, Zhiming (2016). "Dual-band absorber for multispectral plasmon-enhanced infrared photodetection". Journal of Physics D: Applied Physics (in الإنجليزية). 49 (36): 365101. Bibcode:2016JPhD...49J5101Y. doi:10.1088/0022-3727/49/36/365101. ISSN 0022-3727.
  65. ^ Yu, Peng; Besteiro, Lucas V.; Huang, Yongjun; Wu, Jiang; Fu, Lan; Tan, Hark H.; Jagadish, Chennupati; Wiederrecht, Gary P.; Govorov, Alexander O. (2018). "Broadband Metamaterial Absorbers". Advanced Optical Materials (in الإنجليزية). 7 (3): 1800995. doi:10.1002/adom.201800995. ISSN 2195-1071.
  66. ^ Pendry, J. B. (2000). "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.
  67. ^ Fang, N.; Lee, H; Sun, C; Zhang, X (2005). "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.
  68. ^ "First Demonstration of a Working Invisibility Cloak". Office of News & Communications Duke University. Archived from the original on July 19, 2009. Retrieved 2009-05-05.
  69. ^ Schurig, D.; et al. (2006). "Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies". Science. 314 (5801): 977–80. Bibcode:2006Sci...314..977S. doi:10.1126/science.1133628. PMID 17053110.
  70. ^ "Experts test cloaking technology". BBC News. 2006-10-19. Retrieved 2008-08-05.
  71. ^ "Engineers see progress in creating 'invisibility cloak'". purdue.edu.
  72. ^ Alù, Andrea; Engheta, Nader (2005). "Achieving transparency with plasmonic and metamaterial coatings". Phys. Rev. E. 72 (1): 016623. arXiv:cond-mat/0502336. Bibcode:2005PhRvE..72a6623A. doi:10.1103/PhysRevE.72.016623. PMID 16090123.
  73. ^ Merritt, Richard (January 2009) "Next Generation Cloaking Device Demonstrated: Metamaterial renders object 'invisible'" Archived فبراير 20, 2009 at the Wayback Machine
  74. ^ A. Y. Modi; M. A. Alyahya; C. A. Balanis; C. R. Birtcher, "Metasurface-Based Method for Broadband RCS Reduction of Dihedral Corner Reflectors with Multiple Bounces," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.67, no.12, pp. -, Dec. 2019. DOI:10.1109/TAP.2019.2940494 10.1109/TAP.2019.2940494
  75. ^ A. Y. Modi; C. A. Balanis; C. R. Birtcher; H. Shaman, "New Class of RCS-Reduction Metasurfaces Based on Scattering Cancellation Using Array Theory," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol.67, no.1, pp. 298-308, Jan. 2019. DOI:10.1109/TAP.2018.2878641 10.1109/TAP.2018.2878641
  76. ^ Modi, Anuj Y.; Balanis, Constantine A.; Birtcher, Craig R.; Shaman, Hussein N. (2017). "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.
  77. ^ MarÃ; de Cos, Elena; Alvarez Lopez, Yuri; Las-Heras, Fernando (2010). "A novel approach for RCS reduction using a combination of artificial magnetic conductors". Progress in Electromagnetics Research. 107: 147–159. doi:10.2528/PIER10060402.
  78. ^ Li, Yongfeng; Zhang, Jieqiu; Qu, Shaobo; Wang, Jiafu; Chen, Hongya; Xu, Zhuo; Zhang, Anxue (2014). "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.
  79. ^ Yu, Nanfang; Genevet, Patrice; Kats, Mikhail A.; Aieta, Francesco; Tetienne, Jean-Philippe; Capasso, Federico; Gaburro, Zeno (October 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.
  80. ^ Johnson, R. Colin (2009-07-23). "Metamaterial cloak could render buildings 'invisible' to earthquakes". EETimes.com. Retrieved 2009-09-09.
  81. ^ Barras, Colin (2009-06-26). "Invisibility cloak could hide buildings from quakes". New Scientist. p. 1. Retrieved 2009-10-20.
  82. ^ "Wrinkled metamaterials for controlling light and sound propagation". KurzweilAI. 2014-01-28. Retrieved 2014-04-15.
  83. ^ Rudykh, S.; Boyce, M. C. (2014). "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. hdl:1721.1/85082. PMID 24484141.
  84. ^ Shore, R. A.; Yaghjian, A. D. (2007). "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.
  85. ^ Li, Y.; Bowler, N. (2012). "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.
  86. ^ MURI metamaterials, UC Berkely (2009). "Scalable and Reconfigurable Electromagnetic Metamaterials and Devices". Retrieved 2009-12-08.
  87. ^ U.S. Department of Defense, Office of the Assistant Secretary of Defense (Public Affairs) (2009-05-08). "DoD Awards $260 Million in University Research Funding". DoD. Archived from the original on March 2, 2010. Retrieved 2009-12-08.
  88. ^ Tretyakov, Prof. Sergei; President of the Association; Dr. Vladmir Podlozny; Secretary General (2009-12-13). "Metamorphose" (See the "About" section of this web site for information about this organization.). Metamaterials research and development. Metamorphose VI. Retrieved 2009-12-13.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  89. ^ de Baas, A. F.; J. L. Vallés (2007-02-11). "Success stories in the Materials domain" (PDF). Metamorphose. Networks of Excellence Key for the future of EU research: 19. Retrieved 2009-12-13.

روابط خارجية

يمكنك أن تجد معلومات أكثر عن مادة خارقة عن طريق البحث في مشاريع المعرفة:

Wiktionary-logo-en.png تعريفات قاموسية في ويكاموس
Wikibooks-logo1.svg كتب من معرفة الكتب
Wikiquote-logo.svg اقتباسات من معرفة الاقتباس
Wikisource-logo.svg نصوص مصدرية من معرفة المصادر
Commons-logo.svg صور و ملفات صوتية من كومونز
Wikinews-logo.png أخبار من معرفة الأخبار.

الكلمات الدالة:
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=مادة_خارقة&oldid=2162736"