Metamaterial de índice negativo
El metamaterial de índice negativo o material de índice negativo ( NIM ) es un metamaterial cuyo índice de refracción para una onda electromagnética tiene un valor negativo en algún rango de frecuencia . [1]
Los NIM están construidos con partes básicas periódicas denominadas celdas unitarias , que suelen ser significativamente más pequeñas que la longitud de onda de la radiación electromagnética aplicada externamente . Las celdas unitarias de los primeros NIM investigados experimentalmente se construyeron a partir de material de placa de circuito , o en otras palabras, cables y dieléctricos . En general, estas celdas construidas artificialmente están apiladas o planas y configuradas en un patrón repetido particular para componer el NIM individual. Por ejemplo, las celdas unitarias de los primeros NIM se apilaron horizontal y verticalmente, lo que dio como resultado un patrón que se repetía y se pretendía (ver las imágenes a continuación).
Las especificaciones para la respuesta de cada celda unitaria están predeterminadas antes de la construcción y se basan en la respuesta prevista de todo el material recién construido. En otras palabras, cada celda se ajusta individualmente para responder de cierta manera, según la salida deseada del NIM. La respuesta del agregado está determinada principalmente por la geometría de cada celda unitaria y difiere sustancialmente de la respuesta de sus materiales constituyentes. En otras palabras, la forma en que responde el NIM es la de un material nuevo, a diferencia de los cables o metales y dieléctricos de los que está hecho. De ahí que el NIM se haya convertido en un medio eficaz . Además, en efecto, este metamaterial se ha convertido en un “ macroscópico ordenado”.material, sintetizado de abajo hacia arriba”, y tiene propiedades emergentes más allá de sus componentes. [2]
Los metamateriales que exhiben un valor negativo para el índice de refracción a menudo se denominan con cualquiera de varias terminologías: medios zurdos o material zurdo (LHM), medios de onda hacia atrás (medios BW), medios con índice de refracción negativo, doble negativo (DNG) metamateriales y otros nombres similares. [3]
La electrodinámica de los medios con índices de refracción negativos fue estudiada por primera vez por el físico teórico ruso Victor Veselago del Instituto de Física y Tecnología de Moscú en 1967. [6] Se teorizó que los materiales propuestos para zurdos o de índice negativo exhibían propiedades ópticas opuestas a las de vidrio , aire y otros medios transparentes. Se predijo que tales materiales exhibirían propiedades contrarias a la intuición, como doblar o refractar la luz de formas inusuales e inesperadas. Sin embargo, el primer metamaterial práctico no se construyó hasta 33 años después y produce los conceptos de Veselago. [1] [3] [6] [7]
En 1978, Sergei P. Efimov de la Universidad Técnica Estatal Bauman de Moscú encontró un efecto inesperado en la teoría de la refracción de onda. Su investigación se basa en la propiedad fundamental de las ecuaciones de Maxwell para superar las restricciones de las ecuaciones de Fresnel. Encontró parámetros de cristal totalmente no reflectante, es decir, de medio anisotrópico. La propiedad encontrada es importante para desarrollar conceptos de metamateriales. [8] [9]
La matriz total consiste en celdas unitarias de 3 por 20 × 20 con dimensiones generales de 10 × 100 × 100 milímetros. [4] [5] La altura de 10 milímetros mide un poco más de seis marcas de subdivisión en la regla, que está marcada en pulgadas.
