Que sont les métamatériaux électromagnétiques?

Les métamatériaux électromagnétiques sont des composés conçus pour avoir des propriétés structurelles et chimiques uniques qui ne sont pas naturelles aux matériaux eux-mêmes. Des surfaces à l'échelle nanométrique sont créées, qui peuvent affecter la réaction du métamatériau à la lumière ordinaire, ainsi que d'autres types de rayonnement, tels que le rayonnement hyperfréquence, du fait que les caractéristiques structurelles sont plus petites que la longueur d'onde réelle du rayonnement. Les propriétés telles que les métamatériaux électromagnétiques sont souvent créées pour être affichées incluent des effets diélectriques uniques, ainsi qu’un indice de réfraction négatif avec les métamatériaux argent, qui pourraient être utilisés pour créer une super-lentille capable de résoudre des problèmes de quelques nanomètres ou de visualiser l’intérieur des objets. objets non magnétiques.

Bien que les métamatériaux électromagnétiques aient un large éventail d’applications potentielles, la plupart des recherches sur ces matériaux effectuées en 2011 ont été l’ingénierie des hyperfréquences pour les antennes de pointe et d’autres systèmes liés au magnétique. Ces matériaux structurés artificiellement sont capables de développer des caractéristiques de magnétisme en présence de champs hyperfréquences ou de champs infrarouges térahertz qui existent directement entre la plage des hyperfréquences et de la lumière visible du spectre électromagnétique (EM). De tels matériaux seraient autrement non magnétiques, et stimuler la propriété en eux est appelé en physique créant un comportement gaucher (LH). La création d'un tel comportement dans des dispositifs non magnétiques jouerait un rôle déterminant dans la fabrication de filtres avancés et de composants électroniques à décalage de faisceau ou de phase.

Les métamatériaux permettraient de miniaturiser davantage les composants électroniques et de rendre les circuits et les antennes plus réceptifs ou imperméables à diverses bandes de la gamme EM. Un exemple d'application d'un contrôle plus fin des ondes électromagnétiques serait la technologie du système de positionnement global (GPS) qui pourrait transmettre ou bloquer un signal de positionnement plus précis que ce qui est actuellement possible dans les environnements de ciblage et de brouillage militaires. Cette capacité améliorée est rendue possible par le fait que les métamatériaux électromagnétiques sont une forme matérielle structurée artificiellement qui à la fois interagit avec et contrôle les ondes électromagnétiques ambiantes, ce qui en fait des émetteurs et des récepteurs.

Les types de métamatériaux qui démontrent ces propriétés ont des caractéristiques structurelles conçues à l'échelle de l'angström, ou à une taille d'environ un dixième de nanomètre. Cela nécessite des efforts conjoints de plusieurs domaines scientifiques pour construire de tels matériaux, notamment la physique, la chimie et l'ingénierie en nanotechnologie et en science des matériaux. Les métaux d'or, d'argent et de cuivre, ainsi que les plasmas et les cristaux photoniques sont des matériaux qui ont été utilisés dans la construction de tels métamatériaux électromagnétiques et, à mesure que la science avance, les utilisations des métamatériaux trouvent de plus en plus d'applications dans le domaine de l'optique. Il est théoriquement envisagé qu'une telle forme de champ d'invisibilité électromagnétique puisse éventuellement être générée par de tels métamatériaux, où la lumière visible pourrait être courbée autour d'eux pour dissimuler leur présence.