Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты » Электромагнитные метаматериалы
13 апреля 2022
Количество просмотров: 330
Комментарии к статье: 1


Электромагнитные метаматериалы

Метаматериал — многокомпонентная структура. И приставка «мета», обозначающая по-гречески «вне», говорит в данном случае о материале, как об обладающем некими свойствами, выходящими за пределы свойств отдельных его компонентов.

Причина в том, что свойства данной структуры определяются не отдельными компонентами, а всей совокупностью компонентов ее образующих. Этими свойствами являются, в частности, электромагнитные свойства, которые в обычных естественных условиях у материалов не встречаются.

Так, например, метаматериал может обладать отрицательным показателем преломления, отрицательной диэлектрической или магнитной проницаемостью, иметь периодически изменяемый коэффициент преломления или управляемые от электрического воздействия магнитную и диэлектрическую проницаемости.

Достигается это путем включения в исходный материал периодической структуры определенной геометрической формы, у которой могут варьироваться размер, форма, период и т. д.

 

Известно, что в различных средах скорость распространения электромагнитных волн различна и всегда меньше, чем в вакууме. Из-за этого главным образом и существует такое явление, как преломление волн в естественных средах, поскольку свет взаимодействует с элементарными частицами среды.

Но если говорить о метаматериалах, то они не являются естественными средами. Поэтому здесь достижим даже отрицательный показатель преломления, так что в итоге, например, свет определенного диапазона будет поглощаться объектом и не выходить наружу (световой аналог черной дыры).

Или станет двигаться по нелинейной траектории, что сделает возможным создание «плаща-невидимки». Иными словами, метаматериал способен управлять излучением, изменяя направление и свойство его волны.

В контексте взаимодействия метаматериалов с электромагнитными волнами, такие материалы называют электромагнитными метаматериалами, характерные структурные размеры которых меньше длины электромагнитной волны, с которой предполагается взаимодействие.

Метаматериалы для работы с волнами СВЧ-диапазона образуются массивами электропроводящих элементов типа проволочных петель с собственными емкостными и индуктивными параметрами.

Пример таких элементов — резонаторы с разъемным кольцом. Метаматериалы для взаимодействия с волнами оптического диапазона имеют структуру с характерными размерами порядка нанометров.

У плазмонных метаматериалов в качестве главных действующих включений используются поверхностные плазмоны, представляющие собой когерентно колеблющиеся электроны на поверхности материала. Существуют даже частотно-избирательные поверхности, именуемые поверхностями с высоким импедансом.

Метаматериалы для работы с волнами СВЧ-диапазона

Так или иначе, электромагнитные метаматериалы — это уникальные искусственные соединения, предназначенные для совершенно конкретного взаимодействия с волнами того или иного диапазона.

В качестве сырья для производства электромагнитных метаматериалов используются такие вещества как золото, серебро, медь и другие, а также пластики.

Для получения метаматериалов применяются совместно технологии химии, физики, материаловедения и машиностроения, а также самые современные нанотехнологические новшества.

По сути, материалы такого рода могут выступать как приемниками, так и передатчиками электромагнитных волн. При помощи них получают отображения, создают сверхсвет, строят более совершенные антенны и магнитно-связанные системы, получают магнетизм под действием микроволновых или инфракрасных полей.

Последнее открывает перспективы совершенствования фильтров и производства электроники с переключением лучей: например, когда луч света попадает на диод, это активирует диод и он искажает симметрию луча, создавая таким образом в устройстве оптическую нелинейность.

С внедрением электромагнитных метаматериалов антенны получатся более избирательно-восприимчивыми и чувствительными, при этом станут непроницаемыми для волн определенных диапазонов. Это обещает, в частности, повысить точность систем спутникового позиционирования.

Работа суперлинзы из метаматериала

В 2005 году была впервые продемонстрирована суперлинза из метаматериала на основе пленки из серебра толщиной в 35 нм, которая позволила превысить дифракционный предел обычной линзы в 400 нм и показала объект с разрешением в 60 нм.

В качестве объекта выступало слово «NANO», нанесенное нанопроводниками на поверхность полимера. Длина волны составляла 365 нм. За пленкой из серебра размещался слой полимера-фоторезиста, на котором можно было вытравить изображение, полученное с помощью электромагнитной волны.

С этого момента открылись широчайшие перспективы в плане микроскопии высокого разрешения, так необходимой в медицине.

Смотрите также на сайте Электрик Инфо: 

Метаматериал для усиления магнитных полей

Наноантенны - устройство, применение, перспективы использования

Оптические транзисторы - будущее электроники





Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Метаматериал для усиления магнитных полей
  • Наноантенны - устройство, применение, перспективы использования
  • Беспроводная радиосвязь, электромагнитное поле, электромагнитные волны и их ...
  • Оптические транзисторы - будущее электроники
  • Что такое наноэлектроника и как она работает
  • Идея Николы Теслы становится реальностью с беспроводной технологией питания ...
  • Способы беспроводной передачи электроэнергии
  • Солнечные батареи с рекордным КПД
  • Что такое клетка Фарадея
  • Антибактериальные материалы в электроустановочных изделиях
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

      Комментарии:

    #1 написал: Павел Петрович | [цитировать]

    Метаматериалы — это синтетические материалы, состоящие из множества отдельных инженерных устройств, называемых клетками, которые вместе создают свойства, не встречающиеся в природе. Когда электромагнитная волна проходит через метаматериал, каждая клетка, которой манипулируют, изменяет волну определенным образом, определяя поведение волны в целом. Метаматериалы могут иметь неестественные свойства, такие как отклонение света назад, фокусировка электромагнитных волн в нескольких областях и идеальное поглощение света определенной длины волны. Однако предыдущие усилия были ограничены двумерными печатными платами, что ограничивало их эффективность и емкость и затрудняло их производство. 

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Популярные статьи:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки



    Copyright © 2009-2022 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.