فرامواد و کاربردهای آن

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسنده

گروه مهندسی متامتریال، دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران، تهران، ایران و پردیس مهندسی برق و الکترونیک، دانشگاه منچستر، منچستر، انگلستان.

چکیده

بدون شک می توان موج را از بنیادی ترین عناصر سازنده طبیعت و کشف و درک آن را یکی از مهم ترین دست آوردهای بشری دانست؛ چرا که واسطه" شناخت "و" ارتباط "فیمابین اجزاء طبیعت به شمار می رود .موجودات زنده، هر کدام به نحوی متفاوت، با امواج صوتی یا تصویری با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. اگرچه دانشمندان با دسته بندی این امواج در محدوده( باند )های فرکانسی مختلف سعی در معرفی آنها داشته اند، لیکن به دست آوردن شناخت کامل از رفتار این امواج در برخورد با محیط های متفاوت، تنها با بررسی" ساختاری "آن محیط و" تاثیر متقابل "فیمابین آن با امواج امکان پذیر است .به لحاظ علمی، نسبت بین طول موج و اندازه تک واحد سلولی آن سازه، نحوه تقابل آنها را مشخص می سازد. با اتکا به یافته های علمی موجود درباره امواج، زمان آن رسیده تا تاثیرات متقابل امواج و محیط را از دیدگاه ساختاری مواد نیز بررسی کنیم .به عبارت دیگر، شرایطی را متصور شویم که بتوان با طراحی هوشمند ماده، امواج را به نحو مقتضی کنترل و هدایت نمود .تحقیقات نشان می دهد که این موضوع توسط فناوری فرامواد یا" متامتریال "امکان پذیرشده است .فرامواد به سازه هایی مصنوعی اطلاق می شود که به واسطه قابلیتشان در ارائه پارامترهای کنترلی فراتر از معمول، خواص خارق العاده ای که به طور طبیعی مشاهده نمی شود، را از خود نشان می دهد .در این نوشتار تلاش گردیده تا با معرفی این فناوری، تصویری اجمالی از ویژگی های منحصر به فرد سازه های مصنوعی فرامواد و نیز کاربردهای خارق العاده آن( نظیر نامرئی کردن، کوچک نمودن، بهینه سازی و...) ارائه شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Metamaterials and their Applications

نویسنده [English]

  • Shokrollah Karimian
Metamaterials Engineering Research Group, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran& School of Electrical & Electronic Engineering, The University of Manchester, Manchester, UK.
چکیده [English]

Without doubt, ‘wave’ can be considered as one of the fundamental elements of nature, where its discovery and understanding, is considered  one of the most astonishing achievements of mankind This is due to the fact that the wave is considered as the means of “recognition” and “communication” between elements of our nature. Living creatures communicate with each other through different forms of sound or pictorial waves. Although scientists have somewhat attempted to  shed light on  these waves by classifying them in different frequency bands, a concise understanding of the behavior of these waves would only be possible upon interface with various media and  if the structural properties of these media as well as the mutual interaction effects are examined.
In scientific terms, relationship between wavelength and structural unit-cell-size determines the behavior of both wave and the media. Based on the available scientific facts and findings about waves, it is time to investigate the reciprocal effects of waves and media from a structural point of view. In other words, we envision conditions under which waves can be controlled appropriately by considering an intelligent design of a structure they traverse. The research shows that this has indeed become feasible by the “Metamaterials” technology. Metamaterials are artificial media or structures, thanks to their potential in providing controllable parameters that can offer extraordinary properties not readily available in nature. In this paper we attempt to introduce metamaterial technology, and provide a general picture of its unique features and extraordinary applications (such as invisibility, miniaturization, performance enhancement, etc.); and perhaps most importantly, shed light on the possibilities that metamaterial has opened to scholars in various fields.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metamaterials
  • Electromagnetics
  • Radio and Microwave Frequencies
  • Nanoplasmonics
  • Composite and Optical Metamaterials
  • Invisibility