Энциклопедический словарь нанотехнологий - метаматериал

Термин на английском

metamaterialСинонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

фотоникаОпределение

материалы, свойства которых обусловлены не столько индивидуальными физическими свойствами их компонентов, сколько специфической микрои макроструктурой. Описание

Термин «метаматериалы» особенно часто применяют по отношению к материалам, которые демонстрируют свойства, нехарактерные для объектов, встречающихся в природе.  

Один из наиболее известных классов метаматериалов — материалы с отрицательным коэффициентом преломления, который проявляется при одновременной отрицательности диэлектрической и магнитной проницаемости.

Оптические свойства вещества характеризуются показателем преломления n, который связан с ? и ? простым соотношением

n = ± ?(???). Для всех известных материалов перед квадратным корнем должен стоять знак «+», и поэтому их показатель преломления положителен. В.Г.Веселаго показал, что у вещества с отрицательными ? и ? показатель преломления n должен быть меньше нуля.

Природные материалы с отрицательной диэлектрической проницаемостью хорошо известны – это любой металл при частотах выше плазменной частоты (при которой металл становится прозрачным). В этом случае ? < 0 достигается за счет того, что свободные электроны в металле экранируют внешнее электромагнитное поле. Гораздо сложнее создать материал с ? < 0, в природе такие материалы не существуют. Английский ученый Д.Пендри (John Pendry) в 1999 г. показал, что отрицательная магнитная проницаемость может быть получена для проводящего кольца с зазором. Если поместить такое кольцо в переменное магнитное поле, в кольце возникнет электрический ток, а на месте зазора возникнет дуговой разряд. Поскольку металлическому кольцу можно приписать индуктивность L, а зазору соответствует эффективная емкость С, систему можно рассматривать как простейший колебательный контур с резонансной частотой ?0 ~ 1/(LC)^-1/2. При этом система создает собственное магнитное поле, которое будет положительным при частотах переменного магнитного поля ? < ?0 и отрицательным при ? > ?0. Таким образом, возможны системы с отрицательным откликом как на электрическую, так и на магнитную компоненту электромагнитного излучения.

Другим известным классом метаматериалов, находящим все большее практическое применение, являются фотонные кристаллы.

• Наймушина Дарья Анатольевна
• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

Разделы

Искусственные среды с отрицательным коэффициентом преломления (метаматериалы)

Нанофотоника и коротковолновая нелинейная оптика

Нанотехнологии в фотонике и оптоэлектронике, компонентная база и устройства

Наноматериалы