La historia de los metamateriales comienza con los dieléctricos artificiales en la ingeniería de microondas tal como se desarrolló justo después de la Segunda Guerra Mundial . Sin embargo, hay exploraciones seminales de materiales artificiales para manipular ondas electromagnéticas a fines del siglo XIX. [1] Por lo tanto, la historia de los metamateriales es esencialmente una historia de desarrollo de ciertos tipos de materiales manufacturados, que interactúan en radiofrecuencia , microondas y frecuencias ópticas posteriores . [2] [3] [4] [5]
A medida que la ciencia de los materiales ha avanzado, se han desarrollado materiales fotónicos que utilizan el fotón de la luz como portador fundamental de información. Esto ha llevado a los cristales fotónicos y, al comienzo del nuevo milenio, a la prueba de principio para el funcionamiento de metamateriales con un índice de refracción negativo en el microondas (a 10,5 Gigahercios ) y rango óptico [4] [5] . A esto le siguió la primera prueba de principio para el camuflaje de metamateriales (proteger un objeto de la vista), también en el rango de microondas, unos seis años después. [6] Sin embargo, todavía faltan décadas para una capa que pueda ocultar objetos en todo el espectro electromagnético . Es necesario resolver muchos problemas de física e ingeniería .
No obstante, los materiales refractivos negativos han llevado al desarrollo de antenas de metamateriales y lentes de microondas de metamateriales para antenas de sistemas inalámbricos en miniatura que son más eficientes que sus contrapartes convencionales. Además, las antenas de metamaterial ahora están disponibles comercialmente. Mientras tanto, el enfoque de sublongitud de onda con superlentes también es parte de la investigación actual de metamateriales. [6]
Estudios de oleada temprana
Las ondas clásicas transfieren energía sin transportar materia a través del medio (material). Por ejemplo, las olas en un estanque no transportan las moléculas de agua de un lugar a otro; más bien, la energía de las olas viaja a través del agua, dejando las moléculas de agua en su lugar. Además, las partículas cargadas, como los electrones y los protones, crean campos electromagnéticos cuando se mueven, y estos campos transportan el tipo de energía conocida como radiación electromagnética o luz. Un campo magnético cambiante inducirá un campo eléctrico cambiante y viceversa: los dos están vinculados. Estos campos cambiantes forman ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas se diferencian de las ondas mecánicas en que no requieren un medio para propagarse. Esto significa que las ondas electromagnéticas pueden viajar no solo a través del aire y materiales sólidos, sino también a través del vacío del espacio. [7]
La " historia de los metamateriales " puede tener una variedad de puntos de partida dependiendo de las propiedades de interés. Los estudios relacionados con la primera ola comenzaron en 1904 y progresaron a lo largo de más de la mitad de la primera parte del siglo XX. Esta primera investigación incluyó la relación de la velocidad de fase con la velocidad del grupo y la relación del vector de onda y el vector de apuntamiento . [8] [9] [10]
En 1904, Horace Lamb (libro: Hydrodynamics ) y Arthur Schuster (Libro: Introducción a la óptica ) señalaron la posibilidad de una velocidad de fase negativa acompañada de una velocidad de grupo antiparalela . [11] Sin embargo, ambos pensaron que el logro práctico de estos fenómenos no era posible. En 1945 Leonid Mandelstam (también "Mandel'shtam") estudió la fase antiparalela y el avance del grupo con más detalle. [11] También se destaca por examinar las características electromagnéticas de los materiales que demuestran refracción negativa, así como el primer concepto de material para zurdos . Estos estudios incluyeron velocidad de grupo negativa. Informó que tales fenómenos ocurren en una red cristalina . Esto puede considerarse significativo porque el metamaterial es una red cristalina (estructura) hecha por el hombre. [8] [9] [12] [13] En 1905, HC Pocklington también estudió ciertos efectos relacionados con la velocidad negativa del grupo. [14]
VE Pafomov (1959), y varios años después, el equipo de investigación VM Agranovich y VL Ginzburg (1966) informaron las repercusiones de la permitividad negativa, la permeabilidad negativa y la velocidad de grupo negativa en su estudio de cristales y excitones . [8] [9]
En 1967, VG Veselago del Instituto de Física y Tecnología de Moscú consideró el modelo teórico del medio que ahora se conoce como metamaterial. [11] Sin embargo, la experimentación física no se produjo hasta 33 años después de la publicación del artículo debido a la falta de materiales disponibles y la falta de suficiente potencia informática. No fue hasta la década de 1990 que los materiales y la potencia informática estuvieron disponibles para producir artificialmente las estructuras necesarias. Veselago también predijo una serie de fenómenos electromagnéticos que se revertirían, incluido el índice de refracción . Además, se le atribuye haber acuñado el término "material para zurdos" para el metamaterial actual debido al comportamiento antiparalelo del vector de onda y otros campos electromagnéticos . Además, señaló que el material que estaba estudiando era un material doble negativo, como se denominan hoy en día ciertos metamateriales, debido a la capacidad de producir simultáneamente valores negativos para dos parámetros importantes, por ejemplo, permitividad y permeabilidad. En 1968, su artículo fue traducido y publicado en inglés. [10] [15] Posteriormente fue nominado para un premio Nobel.
Más tarde aún, los desarrollos en nanofabricación y técnicas de imágenes de sublongitud de onda ahora están llevando este trabajo a longitudes de onda ópticas . [dieciséis]
Medios electromagnéticos tempranos
En el siglo XIX, las ecuaciones de Maxwell unieron todas las observaciones, experimentos y proposiciones establecidas anteriormente relacionadas con la electricidad y el magnetismo en una teoría consistente, que también es fundamental para la óptica . [17] El trabajo de Maxwell demostró que la electricidad, el magnetismo e incluso la luz son manifestaciones del mismo fenómeno, a saber, el campo electromagnético . [18]
Asimismo, el concepto de utilizar ciertos materiales construidos como método para manipular ondas electromagnéticas se remonta al siglo XIX. La teoría de las microondas se había desarrollado significativamente durante la última parte del siglo XIX con el reflector parabólico cilíndrico , la lente dieléctrica , los absorbedores de microondas, el radiador de cavidad, el iris radiante y el cuerno electromagnético piramidal . [1] La ciencia relacionada con las microondas también incluyó guías de ondas redondas, cuadradas y rectangulares, lo que excluyó el trabajo publicado por Sir Rayleigh sobre el funcionamiento de las guías de ondas en 1896. La óptica de microondas, que implica el enfoque de microondas, introdujo componentes cuasi ópticos y se publicó un tratamiento de la óptica de microondas. en 1897 (por Righi). [3] [19] [20]
Jagadish Chandra Bose
Jagadish Chandra Bose fue un científico involucrado en la investigación original de microondas durante la década de 1890. Como profesor oficiante de física en el Presidency College, se involucró en experimentos de laboratorio y estudios relacionados con la refracción , difracción y polarización , así como con transmisores , receptores y varios componentes de microondas. [21] [22]
Conectó receptores a un galvanómetro sensible y desarrolló cristales para utilizarlos como receptor. Los cristales operaban en el rango de radio de onda corta . Los cristales también se desarrollaron para detectar tanto la luz blanca como la ultravioleta . Estos cristales fueron patentados en 1904 por su capacidad para detectar radiación electromagnética . Además, parece que su trabajo también prevé la existencia de tipo p y de tipo n semiconductores por 60 años. [21]
Para el público en general en 1895, Bose pudo hacer sonar una campana de forma remota y explotar la pólvora con el uso de ondas electromagnéticas. En 1896, se informó que Bose había transmitido señales electromagnéticas durante casi una milla. [21] En 1897, Bose informó sobre su investigación (experimentos) de microondas en la Royal Institution de Londres. Allí hizo una demostración de su aparato en longitudes de onda que iban desde los 2,5 centímetros hasta los 5 milímetros. [21]
Medios quirales tempranos
En 1898, Jagadish Chandra Bose realizó el primer experimento de microondas en estructuras retorcidas. Estas estructuras retorcidas coinciden con las geometrías que se conocen como medios quirales artificiales en la terminología actual. Para entonces, también había investigado la doble refracción (birrefringencia) en cristales. Otra investigación incluyó la polarización de las "ondas" del campo eléctrico que producen los cristales. Descubrió este tipo de polarización en otros materiales, incluida una clase de dieléctricos . [3] [21] [23]
Además, la quiralidad como actividad óptica en un material determinado es un fenómeno que se ha estudiado desde el siglo XIX. En 1811, un estudio de los cristales de cuarzo reveló que tales sólidos cristalinos rotan la polarización de la luz polarizada que denota actividad óptica. En 1815, se sabía que los materiales distintos de los cristales, como el aceite de trementina, mostraban quiralidad. Sin embargo, se desconocía la causa básica. Louis Pasteur resolvió el problema (quiralidad de las moléculas) originando una nueva disciplina conocida como estereoquímica . A escala macroscópica , Lindman aplicó microondas al problema de las espirales de alambre (hélices de alambre) en 1920 y 1922. [24] [25]
Karl F. Lindman, desde 1914 hasta la década de 1920, estudió medios quirales artificiales formados por una colección de pequeñas espirales orientadas al azar . Sobre él escribieron los científicos de metamateriales actuales : Ismo V. Lindell, Ari H. Sihvola y Juhani Kurkijarvi. [26]
Dieléctricos artificiales del siglo XX
Gran parte de la investigación histórica relacionada con los metamateriales se pondera desde el punto de vista de la configuración del haz de antena dentro de la ingeniería de microondas justo después de la Segunda Guerra Mundial. Además, los metamateriales parecen estar históricamente vinculados al cuerpo de investigación perteneciente a los dieléctricos artificiales a finales de los años cuarenta, cincuenta y sesenta. El uso más común de dieléctricos artificiales a lo largo de décadas anteriores ha sido en el régimen de microondas para la conformación del haz de antenas . Los dieléctricos artificiales se habían propuesto como una "herramienta" ligera y de bajo coste. La investigación sobre dieléctricos artificiales, distintos de los metamateriales, todavía está en curso para partes pertinentes del espectro electromagnético. [2] [27] [28] [29]
Winston E. Kock , Seymour Cohn, John Brown y Walter Rotman produjeron trabajos pioneros en ingeniería de microondas sobre dieléctricos artificiales en microondas . Kock, Rotman y Sergei Schelkunoff propusieron estructuras artificiales periódicas . También hay una extensa lista de referencias que se centra en las propiedades de los dieléctricos artificiales en el libro de 1990, Teoría de campo de ondas guiadas por RE Collin. [2] [29] [30] [31]
Schelkunoff logró el reconocimiento por sus contribuciones a la teoría de la antena y la propagación de ondas electromagnéticas . [2] "Las partículas magnéticas hechas de bucles con carga capacitiva también fueron sugeridas por Sergei Schelkunoff en 1952 (quien era un colega principal de Winston Kock en Bell Labs en ese momento). Sin embargo, Schelkunoff sugirió estas partículas como un medio para sintetizar alta permeabilidad ( y no valores negativos), pero reconoció que los dieléctricos artificiales de alta permeabilidad serían bastante dispersivos ". [29]
WE Kock propuso lentes metálicas y de alambre para antenas. Algunos de estos son la lente de retardo metálica, la lente de alambre paralelo y la lente de malla de alambre. Además, realizó estudios analíticos sobre la respuesta de partículas metálicas personalizadas a una radiación electromagnética cuasiestática . Al igual que con el gran grupo actual de investigadores que transmite el comportamiento de los metamateriales, Kock observó comportamientos y estructuras en materiales artificiales que son similares a los metamateriales. [29] [30] [32] [33]
Empleó partículas, que serían de diferentes formas geométricas ; esferas , discos, elipsoides y esferoides alargados u oblatos , y estarían aislados o colocados en un patrón repetitivo como parte de una configuración de matriz . Además, pudo determinar que tales partículas se comportan como un medio dieléctrico . También notó que la permitividad " ε " y la permeabilidad " μ " de estas partículas se pueden ajustar a propósito, pero no de forma independiente. [29] [33]
Sin embargo, con los metamateriales, los valores locales tanto para ε como para μ se diseñan como parte del proceso de fabricación, o se diseñan analíticamente en estudios teóricos. Debido a este proceso, las inclusiones de metamateriales individuales se pueden ajustar de forma independiente. [29] [33] [34]
Con dieléctricos artificiales, Kock pudo ver que se puede lograr cualquier valor de permitividad y permeabilidad, arbitrariamente grande o pequeño, y que esto incluía la posibilidad de valores negativos para estos parámetros. Las propiedades ópticas del medio dependían únicamente de la forma geométrica y el espaciado de las partículas, más que de su propio comportamiento intrínseco. Su trabajo también anticipó el resonador de anillo dividido , una estructura periódica fabricada que es un caballo de batalla común para los metamateriales. [34]
Kock, sin embargo, no investigó la ocurrencia simultánea de valores negativos de ε y μ, que se ha convertido en uno de los primeros logros en la definición de metamateriales modernos. Esto se debió a que la investigación en materiales artificiales se orientó hacia otros objetivos, como la creación de medios de plasma en frecuencias de RF o microondas relacionadas con las necesidades generales de la NASA y el programa espacial en ese momento. [34] [35]
Walter Rotman y RF Turner avanzados sistemas de modelado de haces de microondas con una lente que tiene tres puntos focales perfectos; dos ubicados simétricamente fuera del eje y uno en el eje. Publicaron las ecuaciones de diseño para la lente frontal recta mejorada, la evaluación de sus capacidades de control de fase, capacidades de escaneo y las técnicas de fabricación demostradas aplicables a este tipo de diseño. [31] Rotman inventó otras estructuras periódicas que incluyen muchos tipos de antenas de ondas superficiales: la guía de ondas de canal, la guía de ondas de canal y la antena de hilo sándwich. [36]
Estructuras fotónicas
"A frecuencias de unos pocos cientos de gigahercios y menos, los electrones son las partículas principales que sirven como el caballo de batalla de los dispositivos. Por otro lado, en las longitudes de onda del infrarrojo, el óptico y el ultravioleta , el fotón es la partícula fundamental de elección". [37] La palabra 'fotónica' apareció a fines de la década de 1960 para describir un campo de investigación cuyo objetivo era utilizar la luz para realizar funciones que tradicionalmente caían dentro del dominio típico de la electrónica, como las telecomunicaciones, el procesamiento de información, entre otros procesos. [38] El término fotónica connota más específicamente:
- Las propiedades de las partículas de la luz,
- El potencial de crear tecnologías de dispositivos de procesamiento de señales utilizando fotones,
- La aplicación práctica de la óptica y
- Una analogía con la electrónica . [38]
Por lo tanto, a medida que se utilizan materiales fotónicos, los fotones, en lugar de los electrones, se convierten en los portadores fundamentales de información. Además, el fotón parece ser un portador de información más eficiente, y los materiales que pueden procesar señales fotónicas están en uso y en desarrollo. Además, el desarrollo de materiales fotónicos conducirá a una mayor miniaturización de los componentes. [38]
En 1987 Eli Yablonovitch propuso controlar las emisiones espontáneas y construir zonas físicas en dieléctricos periódicos que prohíben ciertas longitudes de onda de radiación electromagnética. Estas capacidades se incorporarían a estructuras dieléctricas periódicas tridimensionales (dieléctrico artificial). Señaló que el control de la emisión espontánea es deseable para los procesos de semiconductores. [39]
Fenómenos excepcionales
Invención del metamaterial
Histórica y convencionalmente, la función o el comportamiento de los materiales se puede alterar a través de su química . Esto se sabe desde hace mucho tiempo. Por ejemplo, agregar plomo cambia el color o la dureza del vidrio . Sin embargo, a finales del siglo XX esta descripción fue ampliada por John Pendry , un físico del Imperial College de Londres . [40] En la década de 1990, fue consultor de una empresa británica, Marconi Materials Technology , como experto en física de la materia condensada . La compañía fabricó una tecnología furtiva hecha de un carbono que absorbe la radiación que era para buques de guerra . Sin embargo, la empresa no entendió la física del material. La empresa le preguntó a Pendry si podía entender cómo funcionaba el material. [40]
Pendry descubrió que la propiedad de absorción de la radiación no provenía de la estructura molecular o química del material, es decir, el carbono en sí. Esta propiedad proviene de la forma física larga y delgada de las fibras de carbono . Se dio cuenta de que, en lugar de alterar convencionalmente un material a través de su química, como lo hace el plomo con el vidrio, el comportamiento de un material se puede alterar cambiando la estructura interna de un material en una escala muy fina. La escala muy fina era menor que la longitud de onda de la radiación electromagnética que se aplica. La teoría se aplica a todo el espectro electromagnético que utilizan las tecnologías actuales. Las radiaciones de interés son de ondas de radio y microondas, a través de infrarrojos a las longitudes de onda visibles. [40] [41] Los científicos ven este material como "más allá" de los materiales convencionales. Por lo tanto, se adjuntó la palabra griega "meta", y estos se denominan metamateriales . [40]
Después de deducir y darse cuenta con éxito de la estructura de la fibra de carbono, Pendry propuso además que intentara cambiar las propiedades magnéticas de un material no magnético, también alterando su estructura física. El material no sería intrínsecamente magnético ni inherentemente susceptible de ser magnetizado. El alambre de cobre es un material tan no magnético. Imaginó fabricar un material compuesto no magnético, que podría imitar los movimientos de los electrones que orbitan los átomos. Sin embargo, las estructuras se fabrican a una escala de magnitudes mayores que el átomo, pero menor que la longitud de onda radiada.
Imaginó e hizo la hipótesis de que los bucles en miniatura de alambre de cobre colocados en un sustrato de fibra de vidrio podrían imitar la acción de los electrones, pero a mayor escala. Además, este material compuesto podría actuar como una losa de hierro . Además, dedujo que una corriente que atraviesa los bucles del cable da como resultado una respuesta magnética . [40]
Esta idea de metamaterial dio lugar a variaciones. Cortar los bucles da como resultado un resonador magnético, que actúa como un interruptor. El interruptor, a su vez, permitiría a Pendry determinar o alterar las propiedades magnéticas del material simplemente por elección. En ese momento, Pendry no se dio cuenta de la importancia de los dos materiales que había diseñado. Combinando las propiedades eléctricas del material absorbente de radar de Marconi con su nuevo material magnético hecho por el hombre, sin saberlo, había puesto en sus manos una nueva forma de manipular la radiación electromagnética. En 1999, Pendry publicó su nueva concepción de materiales magnéticos producidos artificialmente en una notable revista de física. Esto fue leído por científicos de todo el mundo y "avivó su imaginación". [40] [42]
Índice de refracción negativo
En 1967, Victor Veselago produjo una obra fundamental, a menudo citada, sobre un material teórico que podría producir efectos extraordinarios que son difíciles o imposibles de producir en la naturaleza. En ese momento propuso que una inversión de la ley de Snell , una lente extraordinaria y otros fenómenos excepcionales pueden ocurrir dentro de las leyes de la física . Esta teoría permaneció inactiva durante algunas décadas. No había materiales disponibles en la naturaleza, o de otro modo, que pudieran realizar físicamente el análisis de Veselago. [6] [15] [43] No fue sino hasta treinta y tres años después que las propiedades de este material, un metamaterial , se convirtieron en una subdisciplina de la física y la ingeniería .
Sin embargo, hubo ciertas observaciones, demostraciones e implementaciones que precedieron de cerca a este trabajo. La permitividad de los metales, con valores que podrían extenderse desde el dominio positivo al negativo, se había estudiado extensamente. En otras palabras, la permitividad negativa era un fenómeno conocido cuando se produjo el primer metamaterial. Los contemporáneos de Kock participaron en este tipo de investigación. El esfuerzo concentrado fue dirigido por el gobierno de los Estados Unidos para investigar las interacciones entre la ionosfera y el reingreso de los vehículos espaciales de la NASA.
En la década de 1990, Pendry et al. desarrollaron estructuras de alambre delgadas que se repiten secuencialmente, análogas a las estructuras cristalinas . Estos ampliaron el rango de permitividad del material. Sin embargo, una estructura más revolucionaria desarrollada por Pendry et al. era una estructura que podía controlar las interacciones magnéticas ( permeabilidad ) de la luz irradiada, aunque solo a frecuencias de microondas. Esta estructura de anillo dividido que se repite secuencialmente amplía los parámetros magnéticos del material en negativo. Esta estructura reticular o periódica "magnética" se construyó a partir de componentes no magnéticos.
Por lo tanto, en el dominio electromagnético, un valor negativo para la permitividad y la permeabilidad que ocurren simultáneamente fue un requisito para producir los primeros metamateriales. Estos fueron los primeros pasos para una prueba de principio con respecto a la propuesta original de 1967 de Veselago.
En 2000, un equipo de investigadores de UCSD produjo y demostró metamateriales, que exhibían propiedades físicas inusuales que nunca antes se habían producido en la naturaleza . Estos materiales obedecen las leyes de la física , pero se comportan de manera diferente a los materiales normales. En esencia, estos metamateriales de índice negativo se destacaron por tener la capacidad de revertir muchas de las propiedades físicas que gobiernan el comportamiento de los materiales ópticos ordinarios. Una de esas propiedades inusuales es la capacidad de revertir, por primera vez, la ley de refracción de Snell . Hasta esta demostración de mayo de 2000 del equipo de UCSD, el material no estaba disponible. Los avances durante la década de 1990 en las capacidades de fabricación y computación permitieron construir estos primeros metamateriales . Por lo tanto, la prueba del "nuevo" metamaterial comenzó para los efectos descritos por Victor Veselago 30 años antes, pero solo al principio en el dominio de la frecuencia de microondas . La inversión de la velocidad del grupo se anunció explícitamente en el artículo publicado relacionado. [nota 1] [44] [45] [6]
La súper lente
La lente súper o superlente es una estructura práctico basado en John Pendry trabajo 's que describe una lente perfecta que puede ir más allá del límite de difracción , centrándose los cuatro componentes de Fourier . El artículo de Pendry describió una nueva lente teórica que podría capturar imágenes por debajo del límite de difracción empleando el comportamiento del índice de refracción negativo . La súper lente es una realización práctica de esta teoría. Es una lente de trabajo que puede capturar imágenes por debajo del límite de difracción aunque se produzcan limitaciones debido a las ineficiencias de los materiales convencionales. Esto significa que, aunque hay pérdidas, se devuelve una imagen suficiente para mostrar que este trabajo fue una demostración exitosa. [46]
Capa de invisibilidad
Ulf Leonhardt nació en Alemania Oriental y actualmente ocupa la cátedra de física teórica en la Universidad de St. Andrews en Escocia , y es considerado uno de los líderes en la ciencia de la creación de una capa de invisibilidad . Alrededor de 1999, Leonhardt comenzó a trabajar en cómo construir un dispositivo de camuflaje con algunos otros colegas. Leonhardt afirmó que en ese momento la invisibilidad no se consideraba de moda. Luego escribió un estudio teórico titulado " Mapeo conformado óptico ". La primera frase resume el objetivo: "Un dispositivo de invisibilidad debe guiar la luz alrededor de un objeto como si no hubiera nada". [47]
En 2005, envió el artículo a tres revistas científicas notables , Nature , Nature Physics y Science . Cada revista, a su vez, rechazó el artículo. En 2006, Physical Review Letters también rechazó el artículo para su publicación. Sin embargo, según la evaluación de PRL, uno de los revisores anónimos señaló que (él o ella) había estado en dos reuniones en los meses anteriores con el grupo de John Pendry , que también estaba trabajando en un dispositivo de ocultación. A partir de las reuniones, el revisor también se enteró de una patente que se suponía que debían presentar Pendry y sus colegas. Leonhardt desconocía en ese momento el trabajo del grupo Pendry. Debido a las reuniones de Pendry, el revisor no consideró realmente el trabajo de Leonhardt como nueva física y, por lo tanto, no mereció la publicación en Physical Review Letters. [47]
Más tarde, en 2006, Science (la revista) revocó su decisión y se puso en contacto con Leonhardt para publicar su artículo porque acababa de recibir un estudio teórico del equipo de Pendry titulado " Control de campos electromagnéticos ". Science consideró ambos artículos sorprendentemente similares y los publicó en el mismo número de Science Express el 25 de mayo de 2006. Los artículos publicados desencadenaron los esfuerzos de investigación de una docena de grupos para construir dispositivos de encubrimiento en lugares de todo el mundo, que pondrían a prueba las matemáticas de ambos papeles. [47] [48]
Solo unos meses después de la presentación de notables teorías de la capa de invisibilidad, David Schurig y David Smith , investigadores de ingeniería de la Universidad de Duke, construyeron y demostraron un dispositivo práctico (octubre de 2006). Estaba limitado al rango de microondas para que el objeto no fuera invisible para el ojo humano. Sin embargo, demostró una prueba de principio . [49]
Óptica de transformación
Los artículos teóricos originales sobre el encubrimiento abrieron una nueva disciplina científica llamada óptica de transformación . [50] [51]
Ver también
- Encubrimiento de metamateriales
- Metamateriales acústicos
- Metamateriales cuánticos
- Metamateriales fotónicos
- Metamateriales no lineales
- Metamateriales sísmicos
- Absorbente de metamaterial
- Metamateriales plasmónicos
- Metamateriales de terahercios
- Metamateriales ajustables
- Resonador de anillo partido
- Teorías del encubrimiento
Notas
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( ayuda )- El año estimado de publicación (basado en las referencias de este artículo) es 2005.
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Se describe la carrera investigadora de Karl F. Lindman, a quien se ha mencionado ampliamente como el primero en demostrar el efecto de un medio quiral sobre las ondas electromagnéticas. Durante la primera mitad de este siglo, Lindman completó una extensa carrera investigadora, utilizando esencialmente los mismos métodos que utilizó Heinrich Hertz en su época. Se revisa su trabajo, centrándose en sus estudios de quiralidad .
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... En este artículo, revisamos los fundamentos de los metamateriales con énfasis en los de índice de refracción negativo, que se sintetizan mediante líneas de transmisión cargadas. Se discuten varias aplicaciones de tales metamateriales, incluidas lentes peculiares que pueden superar el límite de difracción y pequeñas antenas para aplicaciones emergentes de comunicación inalámbrica.
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Se describen antenas de lente para aplicaciones de microondas que producen un efecto de enfoque aumentando físicamente las longitudes de trayectoria, en comparación con el espacio libre, de las ondas de radio que pasan a través de la lente. Esto se logra por medio de placas deflectoras que se extienden paralelas al vector magnético, y que están inclinadas o dobladas en forma de serpentina para forzar a las ondas a viajar por la trayectoria más inclinada o serpenteante. El contorno tridimensional de la matriz de placas está conformado para corresponder a una lente convexa. Las ventajas sobre las lentes metálicas anteriores son: rendimiento de banda más amplio, mayor simplicidad y tolerancias menos severas.
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En este Establecimiento se ha realizado un estudio experimental de la lente de retardo metálica descrita por Kock, utilizando una lente construida de tiras paralelas como en la Fig. 1, siendo el vector E normal a la línea de las tiras. Las dimensiones eran tales que la fórmula de Kock para el índice de refracción, donde s es el ancho de las tiras y N es el número de tiras por unidad de área vista al final, dio el valor 1A x 41 para n. La longitud de onda de corte prevista fue de 1A x 8 cm.
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Se describen estructuras que refractan y enfocan las ondas sonoras. Son similares en principio a ciertas lentes de ondas electromagnéticas desarrolladas recientemente en que consisten en conjuntos de obstáculos que son pequeños en comparación con la longitud de onda. Estos obstáculos aumentan la densidad efectiva del medio y, por lo tanto, efectúan una velocidad de propagación reducida de las ondas sonoras que pasan a través de la matriz. Esta velocidad reducida es sinónimo de poder refractivo para que se puedan diseñar lentes y prismas ...
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enlaces externos
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