متامتریال یا فراماده (Metamaterial) به ماده مرکبی گفته می‌شود که دارای خواص نامتعارف الکترومغناطیس در ساختار وجودی خود است. آنچه این مواد را غیر معمول کرده است، خاصیتضریب شکست منفی نور در آنها است، به این معنا که این مواد نور را در جهت مخالف مواد عادی منکسر می‌کنند. موادالکترومغناطیس 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.
تعریف فرامواد (فرامواد چیست؟)
در ابتدا باید دانست که فرامواد 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 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)] = [n2*sin(B)] } همواره در این مواد برقرار است.
دسته بندی فرامواد
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 وتشدید 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 100 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 فرامواد
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
مواد دست-چپی
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.
فهرست مطالب:
تعریف
تاریخچه
پارامترهای موثر
پارامترهای تعیین کننده
انواع متامتریال های الکترومغناطیسی
دسته بندی براساس دو فاکتور
متامتریال با ضریب شکست منفی
متامتریال Single Negative
متامتریال Electromagneric Band Gap
محیط Double Positive
تحقق خاصیت دست چپی بودن مواد
دسته بندی مواد
n
چگالی متوسط انرژی الکترومغناطیسی
رابطه Kramers-Kronig
پرمیتیویته منفی
پرمابیلیته منفی
متامتریال های همسانگرد
شرایط مرزی
رفتارهای عجیب مواد دست چپی
قانون اسنل برای دست چپی ها
شکست و بازتاب
مثال
S-Polarized
P-Polarized
و...
پاورپوینت کامل و جامع با عنوان متامتریال (MetaMaterial) یا فراماده در 41 اسلاید
