فراماده

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از فرامواد)
پرش به: ناوبری، جستجو
Negative index metamaterial array configuration, which was constructed of copper split-ring resonators and wires mounted on interlocking sheets of fiberglass circuit board. The total array consists of 3 by 20×20 unit cells with overall dimensions of 10×100×100 mm. [۱][۲]

متامتریال یا فرامواد (Metamaterial) به ماده مرکبی گفته می‌شود که دارای خواص نامتعارف الکترومغناطیس در ساختار وجودی خود است. آنچه این مواد را غیر معمول کرده است، خاصیت ضریب شکست منفی نور در آنها است، به این معنا که این مواد نور را در جهت مخالف مواد عادی منکسر می‌کنند. مواد الکترومغناطیس تشکیل دهنده آنها می‌تواند با دستکاری مختصر و دقیق ساختارشان «تنظیم» نیزبشود.

این مواد از ترکیب میله‌های ریز و مجموعه‌ای از حلقه‌های فلزی و مانند آنان ساخته شده است که برای اولین بار توسط دیوید اسمیت (David Smith استاد دانشگاه کالیفرنیا) ساخته شد. خواص نامتعارف این مواد سبب شده است از آنها در زمینه‌های مختلف استفاده شود از جمله آنها در مهندسی مایکروویو است که می‌توان به کاربرد در موجبرها، جبران پاشندگی، آنتن‌های هوشمند، لنزها و نمونه‌های فراوان دیگر استفاده کرد.


فرآمواد ها:[ویرایش]

تعریف فرامواد (فرآمواد چیست؟):[ویرایش]

A comparison of refraction in a left-handed metamaterial to that in a normal material

در ابتدا باید دانست که فرآمواد چیست ولی می توان گفت که هیچ تعریف مشخصی برای آن وجود ندارد ولی در کل می توان آن را به این صورت تعریف کرد که، آنها موادی هستند که دارای خواصی همانند مواد طبیعی یافت شده نیستند ( معمولا εوµ متفاوت از مواد طبیعی). در خصوص آنها باید دانست که:

1.آنها معمولا به از مواد طبیعی درست شده اند و هیچ ماده خاصی نیستند. پس می توان از ترکیب دو ماده با خواص A,B به موادی با خواص C,D,E,F رسید.

2.معمولا در فرکانس های ماکروویو می توان از ساختاری تشکیل شده از دای الکتریک + فلز کمک گرفت.(در ادامه ی بحث بیشتر بررسی خواهد شد)

3.در این مواد، قوانین فیزیک نقض نخواهد شد برای مثال قانون اسنل { [(n1*sin(A)⁡] = [n1*sin(B)] } همواره در این مواد برقرار است.


دسته بندی فرآمواد:[ویرایش]

Different type of magnetic materials

به طور کلی می توان فرآمواد را به دو دسته مطابق شکل تقسیم کرد. همانطور که مشاهده می شود آنها به دو دسته ی کلی تشدید شونده و تشدید نشونده تقسیم می شوند که در نوع تشدید شونده که موضوع مورد بحث ما در ادامه است دیده می شود که دوره تناوب در حدود 10 برابر طول موج است ولی در قسمت شدید نشونده ها می بینیم که این عدد بسیار کوچکتر از طول موج خواهد بود و از روی دیگر نیز هیچ تشدید (به این معنی نیست ولی تشدید در فرکانس های بسیار بالا رخ می دهد).



انواع فرآمواد:[ویرایش]

Classification of Metamaterials

در این قسمت، به صورت خلاصه مطابق شکل زیر می توان آنها را بر اساس µ و ε شان به سه دسته هر دو مثبت، یکی مثبت و هر دو منفی تقسیم کرد که در آنها به ترتیب µ و ε >0 ، µ یا ε <0 (نه هر دو آنها) و µ و ε <0 باشند که مواد هر دو مثبت مواد طبیعی هستند(دست–راستی)، مواد یک منفی می توانند دست-چپی باشند که به صورت مصنوعی ساخته شده اند و در نهایت مواد هر دو منفی که مواد دست-چپی هستند که دارای ضریب بازتاب منفی هستند (n<0).




مواد دست-چپی:[ویرایش]

What happens when : µ و ε <0

در اینجا اگر هر دو µ و ε منفی باشند معادلات زیر را می توان به صورتی تغییر داد که H و یا E منفی در نظر گرفته شود که به دلیل وابستگی این دو به بردار موج می توان در نظر گرفت که K منفی است و این بدین معنی است که دیگر قانون دست-راست در اینجا صادق نیست و K در جهت منفی قرار دارد یا به عبارت ساده تر قانون دست-چپ برای آن صادق خواهد بود.




. در شکل بالا سمت چپ (روبه روی "تعریف فرامواد")که به سادگی از قانون اسنل قابل اثبات است، به ترسیم و مقایسه یک پرتو در دو محیط طبیعی و فرآماده پرداخته که در محیط فرآماده به دلیل n<0 ( با توجه به قانون اسنل { [(n1*sin(A)⁡] = [n1*sin(B)] } پرتو بدین صورت گشته.


منابع:[ویرایش]

  1. Shelby, R. A.; Smith D.R.; Shultz S.; Nemat-Nasser S.C. (2001). "Microwave transmission through a two-dimensional, isotropic, left-handed metamaterial". Applied Physics Letters 78 (4): 489. Bibcode:2001ApPhL..78..489S. doi:10.1063/1.1343489. [پیوند مرده]
  2. Smith, D. R.; Padilla, WJ; Vier, DC; Nemat-Nasser, SC; Schultz, S (2000). "Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity". Physical Review Letters 84 (18): 4184–7. Bibcode:2000PhRvL..84.4184S. doi:10.1103/PhysRevLett.84.4184. PMID 10990641. [پیوند مرده]