1 / 23

Metamateriali: Negativni lom in zakrivanje

Metamateriali: Negativni lom in zakrivanje. Tine Porenta Mentor: prof. dr. Slobodan Žumer Marec 2009. Motivacija. Posebne fizikalne lastnosti: ε < 1, lahko celo ε < 0. μ < 1, lahko celo μ < 0. Velik potencial v optiki -> številne možnosti uporabe metamaterialov: superleče,

orpah
Télécharger la présentation

Metamateriali: Negativni lom in zakrivanje

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Metamateriali: Negativni lom in zakrivanje Tine Porenta Mentor: prof. dr. Slobodan Žumer Marec 2009

  2. Motivacija • Posebne fizikalne lastnosti: • ε < 1, lahko celo ε < 0. • μ < 1, lahko celo μ < 0. • Velik potencial v optiki -> številne možnosti uporabe metamaterialov: • superleče, • zakrivanje,... Lomni količnik n < 1 lahko je negativen !!!

  3. Seminar • Uvod • Struktura metamaterialov • Negativni lom • Teorija zakrivanja • Zakrivanje 1 & 2 • Zaključek

  4. Uvod • Umetno zložen medij • Makroskopski skupek elementov • Lastnosti so posledica strukture • Ločljivost strukture manjša od valovne dolžine • Neobičajni odzivi na elektromagnetno valovanje • Neobičajne elektromagnetne lastnosti: ε < 1 ter μ < 1

  5. Uvod • Elektromagnetne značilnosti običajne snovi so posledica odziva atomov na elektromagnetno valovanje • ε in μ povprečni odziv atomov v snovi • V metamaterialu sta ε in μ povprečni odziv elementov

  6. Nastanek neobičajnih lastnosti

  7. Nastanek neobičajnih lastnosti

  8. Nastanek neobičajnih lastnosti

  9. Struktura • Narejena umetno • Periodična struktura elementov • Nanocevke, nanožice, U-elementov • Gradnja s pomočjo litografij: • Fononska, elektronska, mikro-stereo • Obdelava s pomočjo elektronskega vrstičnega mikroskopa • Shema SEM slika 3D prizma

  10. Negativni lom • Raziskave že okoli na začetku 20. st. • n=n’ + i n’’ • n’ < 0 => • Lom valovanja v ‘napačno’ smer • Fazna hitrost se širi v nasprotno smer od smeri širjenja energije

  11. Negativni lom • Snovni konstanti: ε = ε‘ + i ε’’ ter μ = μ’ + i μ’’ • Elektromagnetni val

  12. Negativni lom • Zahtevi za material z negativnim lomnim količnikom: n’ < 0 n’μ’ + n’’μ’’ > 0 • Zahteva za negativni lomni količnik: ε’|μ| + μ‘|ε| < 0. Neenačbi je vedno zadoščeno, če sta ε’in μ’negativna. Ni pa to edini pogoj, negativni lom dobimo tudi pri pozitivnih μ’.

  13. Negativni lom

  14. Teorija zakrivanja • Cilj je zakriti poljuben predmet pred detekcijo z elektromagnetnim valovanjem • Potrebujemo ε’< 1 ter μ’ < 1 • Potrebno je ustvariti plašč, ki uloni pot elektromagnetnih valov okoli objekta • Plašč ima zahtevane krajevne odvisnosti ε’(r) in μ’(r)

  15. Teorija zakrivanja • ε(r) in μ (r) sta v splošnem tenzorja in krajevno odvisna • Transformacija koordinat • Izračun ε(r) in μ (r)

  16. Teorija zakrivanja • transformacija koordinat: Dobimo:

  17. Teorija zakrivanja • Zahtevi po krajevni odvisnosti ε(r) in μ (r) je težko zadostiti, zato poenostavimo zahteve: • Enaka pot valovanja • Edini razlika je neničelni odboj

  18. Zakrivanje 1 • Plašč iz nanožič • postavljene radialno, ne nujno periodično

  19. Zakrivanje 1

  20. Zakrivanje 2 • Zakrivalni plašč za območje mikrovalov: • 10 plasti elementov • λ = 0.035 mm • zakrivanje bakrenega valja

  21. Zakrivanje 2 Simulacija idealnega plašča. (B) Simulacija plašč s poenostavljenimi zahtevami. (C) Eksperiment brez plašča. (D) Eksperiment s plaščem.

  22. Zaključek • Metamateriali imajo lahko ε < 1 ter μ < 1 • Metamateriali imajo lahko lomni količnik n’ < 0 • Metamateriali omogočajo nove možnosti aplikacij v optiki: superleče, zakrivanje,... • Pospešena gradnja novih metamaterialov

  23. Literatura [1] R. M. Walser, in: W. S. Weiglhofer and A. Lakhtakia (Eds.), Introduction toComplex Mediums for Electromagnetics and Optics, SPIE Press, Bellingham, WA, USA (2003). [2] J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science312, 1780 (2006). [3] C. Wenshan, U. K. Chettiar, A. V. Kildishev, and V. M.Shalaev, Nature Photonics 1, 224 (2007). [4] J. Valentine, S. Zhang. T. Zengraf, E. Ulin-Avila, D. A. Genov, G. Bartal, and X. Zhang, Nature455, 376 (2008). [5] V .M. Shalaev, NaturePhotonics1, 41 (2007). [6]D. Schuring, J. J. Mock, B. J. Justice, S. A. Cummer, J. B. Pendry, A. F. Starr,and D. R. Smith Science314, 977 (2006). [7] J. B. Pendry Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2000). [8] S. Durant, Z. Liu, N. Fang, and X. Zhang Proc. SPIE6323, 63231H (2006). [9] S. Enoch, G. Tayeb, P., N., and P. Vincent Phys. Rev. Lett. 89, 213902 (2002). [10] A. Schuster An Introduction to the Theory of optics, Arnold, London (1904) [11] J. Yao, Z. Liu, Y. Liu, Y. Wang, C.Sun, G. Bartal, A. Stacy, and X. Zhang Science321, 930 (2008) [12] W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett.4, 1085-1088 (2004). [13] C. Sun, N. Fang, D.M. Wu, and X. Zhang, Sensors and Actuators A: Physical121, 113 (2005) [14] D. Schuring, J. B. Pendry, and D. R. Smith Opt. Express 21, 9794 (2006) [15] J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart IEEE Trans. OnMicrovaweTheor. And Tech. , 47, 2075 (1999) [16] J. B. PendryContemporary Physics 45, 191 (2004)

More Related