负折射率超材料

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:15:10 #负折射率超材料
负折射率超材料或负折射率材料(NIM)是一种人造光学结构,它的折射率对于一定频率范围内的电磁波是负值。目前没有任何天然材料拥有这一属性。广义地说,超材料可以指任何合成材料,但一般上指的是拥有负折射率的一类材料,这些材料具有不寻常的光学属性和奇异的性质。负折射率超材料由基本结构单元周期性排列构成,基本结构单元称为单胞,单胞的大小明显小于光的波长。单胞在实验室最早由印刷电路板材料制成,即由导线和电介质制成。通常情况下,这些人工制备的单胞按特定的重复形式堆叠或在平面上排列起来,组成单个的超材料。负折射率超材料的单胞对光的响应是在构筑材料之前预先设计好的,材料总的对光的响应主要由单胞的几何形状决定,行为与其组分对光的响应有着根本的不同。超材料是“从下到上合成的有序宏观材料”,具有其组分所不具有的涌现性质。负折射率超材料与以下术语为同义语:左手材料或左手介质(LHM)、后向波(BW)介质、双负性(DNG)材料超材料等 。负折射率超材料由俄罗斯理论物理学家维克托·韦谢拉戈(英语:Victor Veselago)于1967年在理论上首次提出。当时,这种材料被称为“左手材料”或“负折射率”材料,其光学性质与玻璃、空气等透明物质的性质相反,光在这种材料中的弯曲和折射行为不同寻常,出人意料,背离人类的直觉。然而,直到33年后,第一个实用的超材料才被制造出来。负折射率超材料用于以新的方式控制电磁波。比如,天然物质的光学和电磁性质通过化学来改变,而超材料通过单胞的几何排列来控制电磁性质。单胞有序排列的线度小于电磁波的某一波长。人工的单胞对波源的电磁辐射有响应。超材料对电磁波的总的响应比通常材料更宽广。通过改变单胞的形状、大小和构型,可以改变材料的电容率和磁导率,由此控制电磁波的传输。电容率和磁导率这两个参数决定了电磁波在物质中的波的传播。调控这两个参数可以使材料的折射率为负值或零,而通常的材料的折射率为正值。超材料的性质依赖于人的预先设计,其光学性质是透镜、平面镜和常规材料所不及。在负折射率超材料中,电磁波可以反向传播,这使得衍射极限下分辨成像成为可能,此即为亚波长成像。第一个实用的超材料工作于微波波段。外形上,它像一个个水晶宫格子,格子的间距小于微波波长。负折射率材料在传统领域中的应用如无线电,电磁波接收系统等,用于制作超材料天线。其他方面的应用正在研究中,如电磁波,微波吸收装置、小型谐振腔、波导管、相位补偿器、微波透镜等等。它们借由超材料的性质可以不受衍射效应的限制。在可见光范围,超材料制成的透镜可以避开衍射效应的限制,用来研发毫微光刻技术来制备纳米电路。这会在生物医学以及亚波长影印技术方面大展宏图。当导磁率μ= 1时,负折射率材料会导致电动力学方程计算结果的改变。当μ的值大于1时,会影响到包括斯涅尔定律、多普勒效应、切伦科夫辐射、菲涅耳方程以及费马原理。由于折射率是光学中的一个中心概念,改变折射率会重新认识、定义一些光学定律。高斯光脉冲在通过反常色散介质时会出现反常色散现象(随着波长增加,折射率增加,可能导致群速度大于光速的情况被称作反常色散现象)。但信息的传递速度总是被限制在光速以下。超材料是美国政府广泛研究的领域,包括美国空军,美国军队,以及美国海军航空系统司令部。同时,众多的院校也在研究这一课题。

相关

  • 红血球生成激素1BUY, 1CN4, 1EER· hormone activity · protein binding· regulation of transcription from RNA polymerase II promoter · signal transduction · embryo implant
  • 进行性多灶性白质脑病进行性多灶性白质脑病(英语:Progressive multifocal leukoencephalopathy,PML),或称进行性多灶性脑白质炎,是一种以进行性脑损伤和多灶性脑白质炎症为特点的罕见并致命的病毒性疾
  • 澳门统计暨普查局统计暨普查局(简称:统计局,葡萄牙语:Direcção dos Serviços de Estatística e Censos,葡文缩写:DSEC)是指导、协调、综合、执行及监察澳门特别行政区统计活动之行政机关。前身
  • 斗部,为汉字索引中的部首之一,康熙字典214个部首中的第六十八个(四划的则为第八个)。就繁体和简体中文中,斗部归于四划部首。斗部通常是从下、右方均可为部字。且无其他部首可用
  • Hg汞(原子质量单位:200.59(2))的同位素,其中有6个是稳定的,而196Hg为天然放射性同位素,但半衰期只有下界,因此通常和其他6个一起归类为稳定同位素。备注:画上#号的数据代表没有经过实
  • 达达主义达达主义(Dada或Dadaism)是一场兴起于一战时期的苏黎世,涉及视觉艺术、文学(主要是诗歌)、戏剧和美术设计等领域的文艺运动。达达主义是20世纪西方文艺发展历程中的一个重要流派,
  • 石油工业石油化学(Petrochemistry)是研究石油及其产品的组成和性质、石化过程的一门学科。其中最常见的两大类产物分别为:烯烃和芳香烃。炼油厂借由流化催化裂化提炼生产烯烃和芳香烃。
  • 家蝇下目,俗作苍蝇、螥蝇或狂蝇,别名螐蝇、青蝇,为双翅目短角亚目昆虫的总称,全世界约有3000种;其幼虫称为蛆。成虫飞翔能力非常出色,可在空中固定盘旋,或在高速飞行中急剧转换方向
  • 贺可德科德尔·赫尔(Cordell Hull,1871年10月2日-1955年7月23日),又称贺可德,美国政治家,第47任美国国务卿,1945年获诺贝尔和平奖。科德尔·赫尔出生于田纳西州皮克特县奥林普斯(Olympus,已
  • 字典纸字典纸,也称圣经纸(英语:Bible Paper),是一种薄而略透明的纸张,多用于印刷圣经、字典、百科全书等页数很多的书籍。这种纸通常含有棉或亚麻成分以增加其强度。