История метаматериалов - Википедия - History of metamaterials

А метаматериал что производит отрицательный показатель преломления. Полный массив состоит из 3 × 20 × 20 элементарных ячеек с габаритными размерами 10 × 100 × 100 миллиметров.

В история метаматериалов начинается с искусственные диэлектрики в микроволновая техника как это развилось сразу после Вторая Мировая Война. Тем не менее, есть плодотворные исследования искусственных материалов для управления электромагнитные волны в конце 19 века.[1]Следовательно, история метаматериалов - это, по сути, история разработки определенных типов промышленных материалов, которые взаимодействуют между собой. радиочастота, микроволновая печь, и позже оптические частоты.[2][3][4][5]

По мере развития материаловедения, фотонные материалы были разработаны, которые используют фотон из свет как основной носитель информации. Это привело к фотонные кристаллы, а в начале нового тысячелетия Доказательство принципа для функционирования метаматериалы с отрицательным показатель преломления в микроволновая печь - (при 10,5 Гигагерц ) и оптический [4][5] классифицировать. За этим последовало первое доказательство принципа маскировка из метаматериалов (закрывая объект от взгляда), также в микроволновом диапазоне, примерно шесть лет спустя.[6] Однако плащ, который может скрывать объекты по всей электромагнитный спектр еще несколько десятилетий. Много физика и инженерное дело проблемы нужно решать.

Тем не менее, отрицательные преломляющие материалы привели к развитию антенны из метаматериала и микроволновые линзы из метаматериала за миниатюрные антенны беспроводной системы которые более эффективны, чем их обычные аналоги. Кроме того, теперь коммерчески доступны антенны из метаматериала. Тем временем, субволна фокусируясь с суперлинза также является частью современных исследований метаматериалов.[6]

Ранние волновые исследования

Электромагнитные волны образованы колебаниями электрические поля и магнитные поля. Эти поля перпендикуляр друг к другу в направлении распространения волны. После образования эта энергия движется по скорость света до дальнейшего взаимодействия с веществом. Электрическое поле находится в вертикальной плоскости, а магнитное поле - в горизонтальной плоскости. Два типа полей в электромагнитных волнах всегда находятся в фазе друг с другом.[7]

Классические волны передача энергия без транспортировки иметь значение через среду (материал). Например, волны в пруду не переносят молекулы воды с места на место; скорее энергия волны проходит через воду, оставляя молекулы воды на месте. Кроме того, заряженные частицы, такие как электроны и протоны создают электромагнитные поля при движении, и эти поля переносят энергию, известную как электромагнитное излучение или свет. Изменяющееся магнитное поле вызовет изменяющееся электрическое поле, и наоборот - они взаимосвязаны. Эти изменяющиеся поля образуют электромагнитные волны. Электромагнитные волны отличаются от механических волн тем, что для их распространения не требуется среда. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться не только через воздух и твердые материалы, но и через космический вакуум.[7]

"история метаматериалов"могут иметь различные отправные точки в зависимости от интересующих свойств. волновые исследования началось в 1904 году и продолжалось более половины первой половины двадцатого века. Это раннее исследование включало отношения фазовая скорость к групповая скорость и отношения волновой вектор и Указывающий вектор.[8][9][10]

В 1904 г. возможность отрицательного фазовая скорость в сопровождении антипараллельный групповая скорость была отмечена Гораций Лэмб (книга: Гидродинамика) и Артур Шустер (Книга: Введение в оптику).[11] Однако оба думали, что практическое достижение этих явлений было невозможным. В 1945 г. Леонид Мандельштам (также «Мандельштам») более подробно изучили антипараллельную фазу и групповое продвижение.[11] Он также известен исследованием электромагнитных характеристик материалов, демонстрирующих отрицательное преломление, а также первым левосторонний материал концепция. Эти исследования включали отрицательную групповую скорость. Он сообщил, что такие явления происходят в кристаллическая решетка. Это можно считать значительным, поскольку метаматериал представляет собой искусственную кристаллическую решетку (структуру).[8][9][12][13] В 1905 г. Поклингтон также изучал некоторые эффекты, связанные с отрицательной групповой скоростью.[14]

В.Э. Пафомова (1959), а несколько лет спустя коллектив исследователей В. Агранович, В. Гинзбург (1966) сообщил о последствиях отрицательного диэлектрическая проницаемость, отрицательный проницаемость, и отрицательная групповая скорость при изучении кристаллов и экситоны.[8][9]

В 1967 г. В.Г. Веселаго из Московский физико-технический институт рассмотрел теоретическую модель среды, известной сейчас как метаматериал. [11] Однако физические эксперименты начались лишь через 33 года после публикации статьи из-за отсутствия доступных материалов и недостаточной вычислительной мощности. Только в 1990-х годах стали доступны материалы и вычислительная мощность для искусственного создания необходимых структур. Веселаго также предсказал ряд электромагнитные явления это было бы отменено, включая показатель преломления. Кроме того, ему приписывают создание термина «левосторонний материал» для современного метаматериала из-за антипараллельного поведения волновой вектор и другие электромагнитные поля. Более того, он отметил, что материал, который он изучал, был двойным отрицательным материалом, как некоторые метаматериалы называют сегодня, из-за способности одновременно производить отрицательные значения для двух важных параметров, например диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость. В 1968 году его статья была переведена и опубликована на английском языке.[10][15] Позже он был номинирован на Нобелевскую премию.

Еще позже развитие нанопроизводство и субволновая визуализация методы теперь переносят эту работу в оптическую длины волн.[16]

Ранние электромагнитные СМИ

Аппарат Бозе продемонстрирован на Королевский институт в 1897 г. Принципиальная схема - волноводный излучатель прикреплен сверху передатчик слева. Кроме того, пирамидальная рупорная электромагнитная антенна впервые используется Bose. Эта рупорная антенна действует как «собирающая воронка» для интересующего электромагнитного излучения.

В 19 веке Уравнения Максвелла объединил все предыдущие наблюдения, эксперименты и установленные предложения относящийся к электричество и магнетизм в последовательную теорию, которая также является фундаментальной для оптика.[17] Работа Максвелла продемонстрировала, что электричество, магнетизм и даже свет являются проявлениями одного и того же явления, а именно: электромагнитное поле.[18]

Аналогичным образом, концепция использования определенных конструкционных материалов в качестве метода манипулирования электромагнитные волны восходит к 19 веку. Теория микроволн значительно развились во второй половине 19 века с цилиндрическими параболический отражатель, диэлектрическая линза, поглотители микроволн, радиатор резонатора, излучающая диафрагма и пирамидальный электромагнитный рупор.[1]Наука, касающаяся микроволн, также включала круглые, квадратные и прямоугольные волноводы исключая опубликованную работу сэра Рэлея по работе волноводов в 1896 году. Микроволновая оптика, включающая фокусировку микроволн, представила квазиоптический компонентов, а в 1897 году был опубликован (Риги) анализ микроволновой оптики.[3][19][20]

Джагадиш Чандра Босе

Джагадиш Чандра Босе был ученым, занимавшимся оригинальными микроволновые исследования в течение 1890-х гг. Как действующий профессор физики в Президентский колледж он занимался лабораторными экспериментами и исследованиями, включающими преломление, дифракция и поляризация, а также передатчики, приемники и различные СВЧ компоненты.[21][22]

Он подключился приемники чувствительному гальванометр, и разработал кристаллы для использования в качестве приемника. Кристаллы работали в коротковолновое радио классифицировать. Кристаллы также были разработаны для обнаружения обоих белый и ультрафиолетовый свет. Эти кристаллы были запатентованы в 1904 году за их способность обнаруживать электромагнитное излучение. Кроме того, похоже, что его работа также предполагала существование р-тип и n-тип полупроводники к 60 годам.[21]

Для широкой публики в 1895 году Бозе смог дистанционно позвонить в колокол и взорвать порох с помощью электромагнитных волн. В 1896 году сообщалось, что Бозе передавал электромагнитные сигналы почти на милю.[21] В 1897 году Бозе сообщил о своих микроволновых исследованиях (экспериментах) в Королевский институт В Лондоне. Там он продемонстрировал свой аппарат на длины волн которые варьировались от 2,5 сантиметров до 5 миллиметров.[21]

Ранние хиральные среды

В 1898 году Джагадиш Чандра Бос провел первую микроволновая печь эксперимент на витых конструкциях. Эти скрученные конструкции соответствуют геометрии, известной как искусственные. хиральные среды в сегодняшней терминологии. К этому времени он также исследовал двойное лучепреломление (двойное лучепреломление) в кристаллах. Другие исследования включены поляризация из электрическое поле "волны" что кристаллы производят. Он обнаружил этот тип поляризации в других материалах, включая класс диэлектрики.[3][21][23]

Кроме того, хиральность поскольку оптическая активность в данном материале - это явление, которое изучается с 19 века. К 1811 году исследование кварц кристаллы показали, что такие кристаллические твердые вещества повернуть поляризацию поляризованный свет обозначает оптическую активность. К 1815 году было известно, что другие материалы, кроме кристаллов, такие как скипидарное масло, проявляли хиральность. Однако основная причина не была известна. Луи Пастер решил проблему (хиральность молекул), создав новую дисциплину, известную как стереохимия. На макроскопический масштаб, Линдман применил микроволны к проблеме проволочных спиралей (проволочных спиралей) в 1920 и 1922 годах.[24][25]

Карл Ф. Линдман с 1914 по 1920-е гг. Изучал искусственные хиральные среды, образованные набором случайно ориентированных малых спирали. О нем писали современные ученые-метаматериалы.: Исмо В. Линделл, Ари Х. Сихвола и Юхани Куркиярви.[26]

Искусственные диэлектрики 20 века

Эта «линза» преобразует входной сферический микроволновое излучение на параллельные (коллимированные) линии в заданном направлении на выходной стороне микроволновая линза. Фокусирующее действие линзы достигается за счет преломляющие качества металлической полосы.

Большая часть исторических исследований связана с метаматериалы взвешивается с точки зрения формирование луча антенны в микроволновая техника сразу после Второй мировой войны. Более того, метаматериалы исторически связаны с исследованиями, относящимися к искусственные диэлектрики в конце 1940-х, 1950-х и 1960-х годах. Чаще всего искусственные диэлектрики в предыдущие десятилетия использовались в микроволновая печь режим для антенны формирование луча. Искусственные диэлектрики предлагались как дешевый и легкий «инструмент». Исследования искусственных диэлектриков, помимо метаматериалов, все еще продолжаются для соответствующих частей электромагнитного спектра.[2][27][28][29]

Пионерские работы в СВЧ-технике по искусственным диэлектрикам в СВЧ выполнены Уинстон Э. Кок, Сеймур Кон, Джон Браун и Уолтер Ротман. Периодический искусственные сооружения были предложены Коком, Ротманом и Сергей Щелкунов. В книге 1990 г. также есть обширный список литературы, посвященный свойствам искусственных диэлектриков. Полевая теория направленных волн автор R.E. Коллин.[2][29][30][31]

Schelkunoff получил уведомление о вкладе в теория антенн и электромагнитная волна размножение.[2]«Магнитные частицы, состоящие из емкостных петель, были также предложены Сергеем Щелкуновым в 1952 году (который в то время был старшим коллегой Уинстона Кока в Bell Labs). Однако Щелкунов предложил эти частицы как средство синтеза высокой проницаемости (а не отрицательной) однако он понимал, что искусственные диэлектрики с такой высокой проницаемостью будут весьма диспергирующими ».[29]

МЫ. Кок предложил металлические и проволочные линзы для антенн. Некоторые из них - это металлическая линза задержки, линза с параллельными проволоками и линза с проволочной сеткой. Кроме того, он проводил аналитические исследования реакции индивидуальных металлических частиц на квазистатический электромагнитное излучение. Как и в случае с нынешней большой группой исследователей, изучающих поведение метаматериалов, Кок отметил поведение и структуру в искусственных материалах, которые похожи на метаматериалы.[29][30][32][33]

Он использовал частицы, которые имели бы различную геометрическая форма; сферы, диски, эллипсоиды и вытянутый или же сплюснутые сфероиды, и будет либо изолирован, либо установлен в повторяющемся шаблоне как часть конфигурация массива. Кроме того, он смог определить, что такие частицы ведут себя как диэлектрик средний. Он также заметил, что диэлектрическая проницаемость "ε" и проницаемость "μ«Эти частицы можно настраивать намеренно, но не независимо.[29][33]

Однако для метаматериалов локальные значения как ε, так и μ разрабатываются как часть процесса изготовления или аналитически разрабатываются в теоретических исследованиях. Благодаря этому процессу отдельные включения метаматериала можно настраивать независимо.[29][33][34]

С помощью искусственных диэлектриков Кок смог увидеть, что любое значение диэлектрической проницаемости и проницаемости, сколь угодно большое или малое, может быть достигнуто, и что это включает возможность отрицательных значений этих параметров. Оптические свойства среды зависят исключительно от геометрической формы и расстояния между частицами, а не от их собственного поведения. Его работа также предвосхитила кольцевой резонатор, изготовленная периодическая структура, которая является обычной рабочей лошадкой для метаматериалов.[34]

Кок, однако, не исследовал одновременное возникновение отрицательных значений ε и μ, что стало одним из первых достижений, определяющих современные метаматериалы. Это произошло потому, что исследования в области искусственных материалов были ориентированы на другие цели, такие как создание плазменных сред на РЧ или микроволновых частотах, связанных с общими потребностями НАСА и космической программы того времени.[34][35]

Уолтер Ротман и Р.Ф. Turner advanced микроволновая печь системы профилирования луча с объективом, имеющим три идеальных фокуса; два симметрично расположенных вне оси и один на оси. Они опубликовали расчетные уравнения для улучшенной прямой передней линзы, оценку ее возможностей контроля фазы, возможностей сканирования и продемонстрированные методы изготовления, применимые к этому типу конструкции.[31]Ротман изобрел другие периодические структуры, которые включают в себя множество типов антенн на поверхностных волнах: желобчатый волновод, канальный волновод и многослойную проволочную антенну.[36]

Фотонные структуры

Основная статья: Фотонный кристалл

«На частотах в несколько сотен гигагерц и ниже электроны являются основными частицами, которые служат рабочей лошадкой устройств. С другой стороны, при инфракрасный через оптический к ультрафиолетовый длины волн фотон является предпочтительной фундаментальной частицей ".[37]Слово «фотоника» появилось в конце 1960-х годов для описания области исследований, целью которой было использование света для выполнения функций, которые традиционно входили в типичную область электроники, таких как телекоммуникации, обработка информации и другие процессы.[38] Период, термин фотоника более конкретно означает:

  • Свойства частиц света,
  • Возможности создания технологий устройств обработки сигналов с использованием фотонов,
  • Практическое применение оптики и
  • Аналогия с электроника.[38]

Следовательно, когда используются фотонные материалы, фотоны, а не электроны, становятся основными носителями информации. Более того, фотон, по-видимому, является более эффективным носителем информации, а материалы, которые могут обрабатывать фотонные сигналы, как используются, так и разрабатываются. Кроме того, разработка фотонных материалов приведет к дальнейшей миниатюризации компонентов.[38]

В 1987 г. Эли Яблонович предложил управлять спонтанными излучениями и создавать в периодических диэлектриках физические зоны, запрещающие определенные длины волн электромагнитного излучения. Эти возможности будут встроены в трехмерные периодические диэлектрические структуры (искусственный диэлектрик). Он отметил, что управление спонтанным излучением желательно для полупроводниковых процессов.[39]

Исключительные явления

Изобретение метаматериала

Исторически и традиционно функция или поведение материалов могут быть изменены через их химия. Об этом давно известно. Например, добавив вести меняет цвет или твердость стекло. Однако в конце ХХ века это описание было расширено на Джон Пендри, а физик из Имперский колледж в Лондон.[40] В 1990-х он консультировал британскую компанию, Технология материалов Marconi, как физика конденсированного состояния эксперт. Компания изготовила стелс-технология из радиационно-поглощающего углерод это было для военно-морские корабли. Однако компания не понимала физика материала. Компания спросила Пендри, может ли он понять, как работает материал.[40]

Пендри обнаружил, что поглощение излучения собственность не пришла из молекулярный или же химическая структура материала, то есть углерода как такового. Это свойство проистекает из длинной и тонкой физической формы углеродные волокна. Он понял, что вместо того, чтобы изменять материал обычным образом посредством его химии, как свинец со стеклом, поведение материала можно изменить, изменив внутреннюю структуру материала в очень мелком масштабе. Очень тонкий масштаб был меньше, чем длина волны из электромагнитное излучение что применяется. Теория применима ко всему электромагнитному спектру, который используется современными технологиями. Представляющие интерес излучения - это радиоволны и микроволны, от инфракрасного до видимого диапазона длин волн.[40][41] Ученые рассматривают этот материал как «выходящий за рамки» обычных материалов. Следовательно, было добавлено греческое слово «мета», и они называются метаматериалы.[40]

После успешного вывода и осознания структуры углеродного волокна, Пендри также предложил попробовать изменить магнитные свойства из немагнитного материала, также изменяя его физическую структуру. Материал не будет ни внутренне магнитным, ни по своей природе восприимчивым к намагничиванию. Медная проволока такой немагнитный материал. Он задумал изготовить немагнитный композитный материал, который мог бы имитировать движения электронов, вращающихся вокруг атомов. Однако структуры изготавливаются в масштабе, который по величине больше атома, но меньше излучаемой длины волны.

Он предвидел и выдвинутый миниатюрные петли из медной проволоки, установленные в стекловолокно субстрат мог имитировать действие электронов, но в большем масштабе. Кроме того, это композитный материал может действовать как кусок утюг. Кроме того, он пришел к выводу, что ток, протекающий по петлям проводов, приводит к магнитный отклик.[40]

Эта идея метаматериала привела к вариациям. При разрезании петель образуется магнитный резонатор, который действует как переключатель. Переключатель, в свою очередь, позволит Пендри определять или изменять магнитные свойства материала просто по своему выбору. В то время Пендри не осознавал значения двух материалов, которые он создал. Объединив электрические свойства радиопоглощающего материала Маркони с его новым искусственным магнитным материалом, он невольно вложил в свои руки новый способ управления электромагнитным излучением. В 1999 году Пендри опубликовал свою новую концепцию искусственно созданных магнитных материалов в известном физическом журнале. Это прочитали ученые всего мира, и это «разожгло их воображение».[40][42]

Отрицательный показатель преломления

В 1967 г. Виктор Веселаго произвел часто цитируемую основополагающую работу по теоретическому материалу, который мог произвести необычные эффекты, которые трудно или невозможно произвести в природе. Тогда он предложил отменить Закон Снеллиуса, необычный объектив, и другие исключительные явления могут происходить в пределах законы физики. Эта теория бездействовала несколько десятилетий. Не было материалов, доступных в природе или иным образом, которые могли бы физически реализовать анализ Веселаго.[6][15][43] Только через тридцать три года свойства этого материала стали метаматериал, стала субдисциплиной физика и инженерное дело.

Однако были определенные наблюдения, демонстрации и реализации, которые непосредственно предшествовали этой работе. Разрешающая способность металлов со значениями, которые можно было бы простирать от положительной к отрицательной области, были тщательно изучены. Другими словами, отрицательная диэлектрическая проницаемость была известным явлением к моменту создания первого метаматериала. Современники Кока были вовлечены в такого рода исследования. Концентрированные усилия были предприняты правительством США для исследования взаимодействия между ионосфера и возвращение космических аппаратов НАСА.

В 1990-х годах Пендри и др. разработаны последовательно повторяющиеся тонкие проволочные структуры, аналогичные кристаллические структуры. Это расширило диапазон диэлектрической проницаемости материала. Однако более революционная структура, разработанная Pendry et al. была структурой, которая могла контролировать магнитные взаимодействия (проницаемость ) излучаемого света, хотя и только на микроволновых частотах. Это последовательно повторяя, разрезное кольцо структура, расширенные магнитные параметры материала в отрицательные. Эта решетчатая или периодическая «магнитная» структура была построена из немагнитных компонентов.

Следовательно, в электромагнитной области отрицательное значение диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемости, возникающих одновременно, было требованием для создания первых метаматериалов. Это были первые шаги для подтверждения принципа первоначального предложения Веселаго 1967 года.

В 2000 году команда UCSD исследователи создали и продемонстрировали метаматериалы, показавшие необычные физические свойства которые никогда раньше не производились в природа. Эти материалы соответствуют требованиям законы физики, но ведут себя иначе, чем обычные материалы. По сути, эти метаматериалы с отрицательным индексом были отмечены способностью обратить многие физические свойства которые управляют поведением обычных оптических материалов. Одно из этих необычных свойств - способность впервые обратить вспять Закон преломления Снеллиуса. До этой демонстрации, проведенной командой UCSD в мае 2000 года, материалы были недоступны. Достижения 1990-х годов в области производства и вычислительных возможностей позволили этим первым метаматериалы быть построенным. Таким образом, началась проверка «нового» метаматериала на эффекты, описанные Виктор Веселаго 30 лет назад, но только сначала в частота микроволн домен. Отмена групповая скорость было прямо объявлено в соответствующей опубликованной статье.[примечание 1][44][45][6]

Супер линза

В супер линза или суперлинза - это практическая структура, основанная на Джон Пендри работа над описанием идеального объектива, способного выйти за рамки предел дифракции сосредоточив все четыре компоненты Фурье. В статье Пендри описан теоретический новый объектив, который может захватывать изображения ниже дифракционного предела, используя отрицательный показатель преломления поведение. Суперлинза - это практическая реализация этой теории. Это рабочий объектив, который может захватывать изображения ниже дифракционного предела, даже если ограничения возникают из-за неэффективности обычных материалов. Это означает, что, хотя есть потери, возвращается достаточное количество изображения, чтобы показать, что эта работа была успешной демонстрацией.[46]

Плащ-невидимка

Ульф Леонхардт родился в Восточная Германия, и в настоящее время занимает кафедру теоретической физики Сент-Эндрюсский университет в Шотландия, и считается одним из лидеров в области создания плащ-невидимка. Примерно в 1999 году Леонхард вместе с несколькими другими коллегами начал работу над созданием маскирующего устройства. Леонхардт заявил, что в то время невидимость не считалась модной. Затем он написал теоретическое исследование под названием "Оптическое конформное отображениеВ первом предложении резюмируется цель: «Устройство невидимости должно направлять свет вокруг объекта, как если бы там ничего не было».[47]

В 2005 году он разослал газету трем известным научные журналы, Природа, Природа Физика, и Наука. Каждый журнал, в свою очередь, отклонил статью. В 2006 г. Письма с физическими проверками также отклонил статью к публикации. Однако, согласно оценке PRL, один из анонимных рецензентов отметил, что (он или она) был на двух встречах в предыдущие месяцы с Джон Пендри группы, которые также работали над маскировочным устройством. Во время встреч рецензент также узнал о патенте, который Пендри и его коллеги должны были зарегистрировать. Леонхардт тогда не знал о работе группы Пендри. Из-за встреч с Пендри работа Леонхардта не рассматривалась рецензентом как новая физика и поэтому не заслуживала публикации в Physical Review Letters.[47]

Позже в 2006 году Наука (журнал) отменил свое решение и связался с Леонхардтом, чтобы опубликовать его статью, потому что он только что получил теоретическое исследование от команды Пендри под названием «Управление электромагнитными полями". Наука посчитал обе статьи поразительно похожими и опубликовал их в одном номере журнала. Science Express 25 мая 2006 г. Опубликованные статьи стали толчком к исследовательским усилиям дюжины групп по созданию маскирующих устройств в разных местах по всему миру, которые позволили бы проверить математику обеих статей.[47][48]

Спустя всего несколько месяцев после представления известных теорий о масках-невидимках Дэвид Шуриг и Дэвид Смит, инженерные исследователи Университет Дьюка (Октябрь 2006 г.). Это было ограничено микроволновая печь диапазон, чтобы объект не был невидим для человеческого глаза. Однако он продемонстрировал Доказательство принципа.[49]

Трансформационная оптика

Оригинальные теоретические работы по маскировке открыли новую научную дисциплину под названием трансформационная оптика.[50][51]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Smith, D.R .; Падилла, Вилли; Vier, D .; Nemat-Nasser, S .; Шульц, С. (2000). «Композитная среда с одновременно отрицательной проницаемостью и диэлектрической проницаемостью» (PDF). Письма с физическими проверками. 84 (18): 4184–87. Bibcode:2000ПхРвЛ..84.4184С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.84.4184. PMID  10990641. Архивировано из оригинал (PDF) 18 июня 2010 г.

Рекомендации

  1. ^ а б Рамзи, Джон (1958). "Microondas Antena de Guía de Ondas y tecnicas antes de 1900". Труды IRE (Аннотация). 46 (2): 405. Дои:10.1109 / JRPROC.1958.286869. ISSN  0096-8390. S2CID  51663713.
  2. ^ а б c d Иконен, Пекка. «Искусственные диэлектрики и магнетики в микроволновой технике: краткий исторический обзор» (PDF). Хельсинкский технологический университет. Архивировано из оригинал (PDF) 27 июля 2011 г.. Получено 28 февраля, 2011. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
    • Предполагаемый год публикации (на основе ссылок на эту статью) - 2005 г.
    • Цитата из аннотации: "Число предложений по практическим микроволновым и оптическим приложениям, использующим свойства [новых материалов], быстро растет. Однако использование искусственных материалов в микроволновой технике - не новая концепция. Цель этого короткого отчета - вернуться к некоторым из наиболее важных ранних достижений, которые привели к использованию искусственных диэлектриков и магнетиков в микроволновых приложениях."
  3. ^ а б c Энгета, Надер; Ричард В. Циолковски (июнь 2006 г.). Метаматериалы: физика и инженерные изыскания. Wiley & Sons. С. 5, гл.1. ISBN  978-0-471-76102-0.
  4. ^ а б Шалаев, В. М .; Cai, W .; Chettiar, U.K .; Юань, Х.-К .; Сарычев, А.К .; Драчев, В.П .; Кильдишев, А. В. (2005). «Отрицательный показатель преломления в оптических метаматериалах» (PDF). Письма об оптике. 30 (24): 3356–8. arXiv:физика / 0504091. Bibcode:2005OptL ... 30.3356S. Дои:10.1364 / OL.30.003356. PMID  16389830. S2CID  14917741.
  5. ^ а б Чжан, Шуанг; Фан, Вэньцзюнь; Panoiu, N.C .; Malloy, K.J .; Osgood, R.M .; Брюк, С. Р. Дж. (2005). «Экспериментальная демонстрация метаматериалов ближнего инфракрасного диапазона с отрицательным индексом» (PDF). Phys. Rev. Lett. 95 (13): 137404. arXiv:физика / 0504208. Bibcode:2005ПхРвЛ..95м7404З. Дои:10.1103 / PhysRevLett.95.137404. PMID  16197179. S2CID  15246675.
  6. ^ а б c d Краткое изложение основных этапов исследования метаматериалов. Также имеется список рецензируемых статей, относящихся к исследовательским достижениям Smith Group. "Профессор Дэвид Р. Смит, публикации". Электромагнитные свойства искусственно структурированных материалов. Университет Дьюка - Мета Групп. 13 июля 2009 г.. Получено 28 февраля, 2011.
  7. ^ а б Анатомия электромагнитной волны. Наука о миссии. НАСА. Материал, являющийся общественным достоянием, скопирован с веб-сайта НАСА В архиве 2013-05-27 в Wayback Machine. Дата обращения 23 мая 2013 г.
  8. ^ а б c Klar, Thomas A .; Кильдишев, Александр В .; Драчев, Владимир П .; Шалаев, Владимир М. (2006). «Метаматериалы с отрицательным индексом: становятся оптическими» (PDF). IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 12 (6): 1106. arXiv:физика / 0605228. Bibcode:2006IJSTQ..12.1106K. Дои:10.1109 / JSTQE.2006.880597. S2CID  42244982.[постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ а б c Марклунд, Маттиас; Шукла, Падма К .; Стенфло, Леннарт; Бродин, Герт (2005). «Солитоны и декогеренция в левых метаматериалах». Письма о физике A. 341 (1–4): 231–234. arXiv:cond-mat / 0503648. Bibcode:2005ФЛА..341..231М. Дои:10.1016 / j.physleta.2005.04.068. S2CID  119480421.(PDF - это самоиздаваемая версия.)
  10. ^ а б Ему часто приписывают изобретение современных электромагнитных метаматериалов в результате его основополагающего отчета 1967/68 годов. Пендри, Джон Б.; Смит, Дэвид Р. (2004). «Обратный свет с отрицательным преломлением» (PDF). Физика сегодня. 57 (6): 37. Bibcode:2004ФТ .... 57ф..37П. Дои:10.1063/1.1784272. Архивировано из оригинал (PDF) 7 июня 2011 г.
  11. ^ а б c Слюсарь В.И. Метаматериалы на антенных решениях. // 7-я Международная конференция по теории и технике антенн ICATT’09, Львов, Украина, 6–9 октября 2009 г. С. 19–24. [1]
  12. ^ Ранние волновые исследования
    • [1] Х. Лэмб, "О групповой скорости", Proc. Лондон. Математика. Soc., Т. 1. С. 473–79, 1904.
    • [2] А. Шустер, Введение в теорию оптики. стр. 313–18; Лондон: Эдвард Арнольд, 1904. Архивировано в общественном достоянии, а полный онлайн-текст связан с Интернет-архивом. Полный текст общественного достояния Выпуск 1909 года это здесь [2]
    • [3] Л.И. Мандельштам, «Групповая скорость в кристаллической решетке», Ж. Эксп. Теор. Физ., Т. 15 (1945), стр. 475–78.
    • [4] Л.И. Мандельштам, 4-я лекция Л.И. Мандельштама, данное в МГУ (05.05.1944), Сборник научных трудов, Вып. 2 (1994) Наука, Москва.
    • [5] В.Е. Пафомов, Сов. Phys. ЖЭТФ 36 1321 (1959). "Переходное излучение и излучение Черенкенова "
    • [6] В.Г. Веселаго, Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями ε и μ // Успехи физ. Наук. 10, вып. 4. С. 509–14, январь – февраль 1968 г.
  13. ^ Куракис, я; Шукла, П. (2006). «Намагничивание левых метаматериалов». Physica Scripta. 74 (4): 422. Bibcode:2006 ФИЗИКА ... 74..422K. Дои:10.1088/0031-8949/74/4/003.
  14. ^ H.C. Поклингтон "Рост волновой группы при отрицательной групповой скорости "Nature 71, 607–08 (27 апреля 1905 г.) doi =10.1038 / 071607b0
  15. ^ а б Веселаго, В. (1968). «Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями [диэлектрической проницаемости] и [проницаемости]». Успехи советской физики.. 10 (4): 509–14. Bibcode:1968СвФУ..10..509В. Дои:10.1070 / PU1968v010n04ABEH003699.
  16. ^ Шалаев, В. «Оптические метаматериалы с отрицательным показателем преломления». Природа Фотоника Vol. 1. С. 41–48 (2007). Шалаев, Владимир М. (2007). «Оптические метаматериалы с отрицательным показателем преломления». Природа Фотоника. 1 (1): 41. Bibcode:2007НаФо ... 1 ... 41S. Дои:10.1038 / nphoton.2006.49. S2CID  170678. Новые материалы и инженерные конструкции
  17. ^ «Электромагнетизм, уравнения Максвелла и микроволны». Центр истории IEEE. 2011 г.. Получено 2011-06-20.
  18. ^ Нахин, П.Дж. (1992). «Великое объединение Максвелла». IEEE Spectrum. 29 (3): 45. Дои:10.1109/6.123329. S2CID  28991366.
  19. ^ Эмерсон, Д.Т. (декабрь 1997 г.). «Работа Джагадиса Чандры Боса: 100 лет исследований в области миллиметровых волн». Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 45 (12): 2267. Bibcode:1997ITMTT..45.2267E. Дои:10.1109/22.643830. Средство NSF предоставляет дополнительные материалы к исходной статье - Работа Джагадиш Чандра Боса: 100 лет исследований в области миллиметровых волн.
  20. ^ Бос, Джагадиш Чундер (1898-01-01). «О вращении плоскости поляризации электрических волн витой структурой». Труды Королевского общества. 63 (389–400): 146–152. Дои:10.1098 / rspl.1898.0019. S2CID  89292757.
  21. ^ а б c d е Эмерсон, Д.Т. (1997). Работа Джагадиса Чандры Боса: 100 лет исследований миллиметровых волн. т. 2. п. 553. Bibcode:1997imsd.conf..553E. Дои:10.1109 / MWSYM.1997.602853. Дайджест микроволнового симпозиума. 1997. IEEE MTT-S International. Дата выпуска: 8–13 июня 1997 г. С. 553–556. ISBN  0-7803-3814-6.
  22. ^ Рупор Бозе работал в миллиметровом диапазоне волн. В архиве 2013-09-27 в Wayback Machine. В соответствии. Статья в журнале. Ноябрь 2010 г.
  23. ^ Бозе, Джагадис Чундер (1898). «О вращении плоскости поляризации электрических волн витой структурой». Труды Королевского общества. 63 (389–400): 146–152. Дои:10.1098 / rspl.1898.0019. JSTOR  115973. S2CID  89292757.
  24. ^ Jaggard, D.L .; Mickelson, A.R .; Папас, Ч. (1979). "On electromagnetic waves in chiral media". Applied Physics. 18 (2): 211. Bibcode:1979ApPhy..18..211J. Дои:10.1007/BF00934418. S2CID  121545691.
  25. ^ (see abstract)Elezzabi, A.Y.; Sederberg, S. (2009). "Optical activity in an artificial chiral media: A terahertz time-domain investigation of Karl F. Lindman's 1920 pioneering experiment". Optics Express. 17 (8): 6600–12. Bibcode:2009OExpr..17.6600E. Дои:10.1364/OE.17.006600. PMID  19365486.
  26. ^ Lindell, Ismo V.; Sihvola, Ari H.; Kurkijarvi, Juhani (July 1992). "Karl F. Lindman: The last Hertzian, and a harbinger of electromagnetic chirality". IEEE Antennas and Propagation Magazine. 34 (3): 24–30. Bibcode:1992IAPM...34...24L. Дои:10.1109/74.153530. S2CID  45783279. The research career of Karl F. Lindman, who has widely been referred to as being the first to demonstrate the effect of a chiral medium on electromagnetic waves, is described. During the first half of this century, Lindman completed an extensive research career, using essentially the same methods as Heinrich Hertz did in his time. His work is reviewed, focusing on his chirality studies.
  27. ^ Eleftheriades, George V.; Balmain, Keith G. (July 2005). Negative-refraction metamaterials: fundamental principles and applications. Wiley -IEEE Press. pp. v, xiii, xiv, 4–7, 12, 46–48, 53. ISBN  978-0-471-60146-3.
  28. ^ Wenshan, Cai; Shalaev, Vladimir (November 2009). Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications. Springer. pp. xi, 3, 8–9, 59, 74. ISBN  978-1-4419-1150-6.
  29. ^ а б c d е ж Eleftheriades, George V. (2009). "EM Transmission-line Metamaterials" (free access). Materials Today. 12 (3): 30–41. Дои:10.1016/S1369-7021(09)70073-2. ...In this article, we review the fundamentals of metamaterials with emphasis on negative-refractive-index ones, which are synthesized using loaded transmission lines. A number of applications of such metamaterials are discussed, including peculiar lenses that can overcome the diffraction limit and small antennas for emerging wireless communication applications.
  30. ^ а б Kock, Winston (August 1949). "Path-Length Microwave Lenses". Proceedings of the Institute of Radio Engineers. 37 (8): 852–55. Дои:10.1109/JRPROC.1949.229682. S2CID  51640040. Lens antennas for microwave applications are described which produce a focusing effect by physically increasing the path lengths, compared to free space, of radio waves passing through the lens. This is accomplished by means of baffle plates which extend parallel to the magnetic vector, and which are either tilted or bent into serpentine shape so as to force the waves to travel the longer-inclined or serpentine path. The three-dimensional contour of the plate array is shaped to correspond to a convex lens. The advantages over previous metallic lenses are: broader band performance, greater simplicity, and less severe tolerances.
  31. ^ а б Rotman, W.; Turner, R. (1963). "Wide-angle microwave lens for line source applications" (PDF). IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 11 (6): 623. Bibcode:1963ITAP...11..623R. Дои:10.1109/TAP.1963.1138114. Архивировано из оригинал (PDF) on June 29, 2011..
    • This section has public domain material obtained from the United States Air Force.
  32. ^ Jones, S.S.D.; Brown, J. (1949-02-26). "Metallic Delay Lenses". Природа. 163 (4139): 324–25. Bibcode:1949Natur.163..324J. Дои:10.1038/163324a0. S2CID  4064331. An experimental study of the metallic delay lens described by Kock has been made in this Establishment, using a lens constructed of parallel strips as in Fig. 1, the E vector being normal to the line of the strips. The dimensions were such that Kock's formula for refractive index where s is width of strips and N is number of strips per unit area viewed end on, gave the value 1A x 41 for n. The predicted cut-off wave-length was 1A x 8 cm.
  33. ^ а б c Silver, Samuel (1986). Microwave antenna theory and design. Institution of Engineering and Technology (IET). п. 406. ISBN  978-0-86341-017-8.
    • This page contains the following citations:
      • W.E. Kock, "Metal Plate Lenses for Microwaves", Bell Telephone Lab Report MM-45-160-23, March 1945.
      • W.E. Kock, "Wire Lens Antennas", BTL Report MM-44-160-100, April 1944
    • This book was first published in 1949 by McGraw-Hill Book Company Inc.
    • This section pertains to (1) Wire lenses (2) parallel-wire lens (3) wire-mesh lens and the images are "Courtesy of the Bell Telephone Laboratory."
  34. ^ а б c "Negative Refractive Index Metamaterials" (Note: history of metamaterials). The University of Surrey. 2003-10-20. Получено 2010-03-14.
  35. ^ In one journal, entitled Proceedings of the IRE (see ref below), Kock describes a new type of antenna applying the optical properties of Radio waves. It is in fact a metallic lens, which focuses electromagnetic waves "...from short waves up to wavelengths of perhaps five meters or more."
    • Kock, W. E. (1946). "Metal-Lens Antennas". IRE Proc. 34 (11): 828–36. Дои:10.1109/JRPROC.1946.232264. S2CID  51658054.
    • Kock, W.E. (1948). "Metallic Delay Lenses". Bell Syst. Tech. J. 27: 58–82. Дои:10.1002/j.1538-7305.1948.tb01331.x.
    • Kock, W.E. (1946). Bell Syst. Tech. J. 34: 828–836. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
    • Kock, Winston E. and Harvey, F.K.
      Kock, Winston E. (1949). "Refracting Sound Waves". The Journal of the Acoustical Society of America. 21 (5): 471–81. Bibcode:1949ASAJ...21..471K. Дои:10.1121/1.1906536. Structures are described which refract and focus sound waves. They are similar in principle to certain recently developed electromagnetic wave lenses in that they consist of arrays of obstacles which are small compared to the wave-length. These obstacles increase the effective density of the medium and thus effect a reduced propagation velocity of sound waves passing through the array. This reduced velocity is synonymous with refractive power so that lenses and prisms can be designed...
  36. ^ The sandwich wire antenna, asymmetrical trough waveguide antenna
    • Rotman, W.; Karas, N. (1957). "The sandwich wire antenna: A new type of microwave line source radiator". IRE International Convention Record. 5. п. 166. Дои:10.1109/IRECON.1957.1150572.
    • W. Rotman; N. Karas (August 1965). "The Sandwich Wire Antenna". Microwave Journal. 2: 29–33.
    • Rotman, W.; Oliner, A. (1959). "Asymmetrical trough waveguide antennas". IRE Transactions on Antennas and Propagation. 7 (2): 153. Bibcode:1959ITAP....7..153R. Дои:10.1109/TAP.1959.1144652.
    • Rotman, Walter (1949). "The channel guide antenna". Proc. Natl. Electronics Conf. 5: 190–.
  37. ^ Tao, Hu; Landy, Nathan I.; Bingham, Christopher M.; Zhang, Xin; Averitt, Richard D.; Padilla, Willie J. (2008). "A metamaterial absorber for the terahertz regime: Design, fabrication and characterization" (PDF). Optics Express. 16 (10): 7181–88. arXiv:0803.1646. Bibcode:2008OExpr..16.7181T. Дои:10.1364/OE.16.007181. PMID  18545422. S2CID  15714828. Архивировано из оригинал (PDF) on June 29, 2010. Получено 2013-05-22.
  38. ^ а б c Taton, T. Andrew; Norris, David J. (2002). "Device physics: Defective promise in photonics" (PDF). Природа. 416 (6882): 685–86. Bibcode:2002Natur.416..685T. Дои:10.1038/416685a. PMID  11961534. S2CID  4413219. Архивировано из оригинал (PDF) on August 14, 2011.
  39. ^ Yablonovitch, Eli (1987). "Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics" (PDF). Письма с физическими проверками. 58 (20): 2059–62. Bibcode:1987PhRvL..58.2059Y. Дои:10.1103/PhysRevLett.58.2059. PMID  10034639.
  40. ^ а б c d е ж Hapgood, Fred; Grant, Andrew (April 2009). "Metamaterial Revolution: The New Science of Making Anything Disappear". Обнаружить. Архивировано из оригинал on 2019-03-31. Получено 2010-03-05.
  41. ^ Pendry, J.B.; Holden, A.J.; Stewart, W.J.; Youngs, I. (1996). "Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Microstructures" (PDF). Phys. Rev. Lett. 76 (25): 4773–76. Bibcode:1996PhRvL..76.4773P. Дои:10.1103/PhysRevLett.76.4773. PMID  10061377. Архивировано из оригинал (PDF) on 2011-07-17. Получено 2012-01-31.
  42. ^ Pendry, John B.; А.Дж. Holden; Д.Дж. Robbins; W.J. Stewart (1999). "Magnetism from Conductors, and Enhanced Non-Linear Phenomena" (PDF). IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 47 (11): 2075–84. Bibcode:1999ITMTT..47.2075P. CiteSeerX  10.1.1.564.7060. Дои:10.1109/22.798002. Архивировано из оригинал (PDF) on 2011-07-17. Получено 2010-06-01. PDF copy В архиве July 7, 2011, at the Wayback Machine
  43. ^ Ward, David W.; Nelson, Keith A.; Webb, Kevin J. (2005). "On the physical origins of the negative index of refraction". New Journal of Physics. 7 (213): 213. arXiv:physics/0409083. Bibcode:2005NJPh....7..213W. Дои:10.1088/1367-2630/7/1/213. S2CID  119434811.
  44. ^ McDonald, Kim (2000-03-21). "UCSD Physicists Develop a New Class of Composite Material with 'Reverse' Physical Properties Never Before Seen". UCSD Science and Engineering. Получено 2010-12-17.
  45. ^ Program contact: Carmen Huber (2000-03-21). "Physicist Produce Left Handed Composite Material". Национальный фонд науки. Получено 2009-07-10.
  46. ^ Fang, N.; Lee, H.; Sun, C.; Zhang, X. (2005). "Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens" (Free PDF download-scroll down 1/2 page). Наука. 308 (5721): 534–37. Bibcode:2005Sci...308..534F. Дои:10.1126/science.1108759. PMID  15845849. S2CID  1085807.[мертвая ссылка ]
  47. ^ а б c Petit, Charles (2009-11-21). "Invisibility Uncloaked". Новости науки and reprinted on Scott.net. Society for Science & the Public and Scott.net. pp. 18. Vol.176 No. 11 (p. 18). Получено 2010-04-10. The url is linked to "Scott.net" because the article appears to be unavailable on the "Science News" website.
  48. ^ "Extending the Art of Concealment". Наука. 312 (5781): 1712a. 2006 г. Дои:10.1126/science.312.5781.1712a. S2CID  220095953.
    • Two theoretical studies appeared strikingly similar to the academic journal Наука |
  49. ^ Minkel, J.R. (2006-10-19). "Invisibility Cloak Sees Light of Day". Scientific American (magazine). онлайн. Получено 2010-04-20.
  50. ^ Shalaev, V.M. (Октябрь 2008 г.). "Physics. Transforming light" (Free PDF download). Наука. 322 (5900): 384–86. Дои:10.1126/science.1166079. PMID  18927379. S2CID  206516379.
  51. ^ Pendry, J.B.; Schurig, D.; Smith, D.R. (2006). "Controlling Electromagnetic Fields" (PDF). Наука. 312 (5781): 1780–1782. Bibcode:2006Sci...312.1780P. Дои:10.1126/science.1125907. PMID  16728597. S2CID  7967675.

Further reading and general references

  • Wade, Paul. "Metal Plate Lens Antennas" (PDF). Chapter 3. Получено 28 февраля, 2011. Description of building a mobile metal plate antenna.
  • Kaku, Michio (April 2008). "Invisibility …". Natural History Magazine. Получено 28 февраля, 2011.
  • Slyusar V.I. Metamaterials on antenna solutions.// 7th International Conference on Antenna Theory and Techniques ICATT’09, Lviv, Ukraine, October 6–9, 2009. - pp. 19 – 24 [3]

внешняя ссылка