Метаматериал
Метаматериа́л — композиционный материал, свойства которого обусловлены в первую очередь резонансными свойствами составляющих его элементов так называемых метаатомов, а не периодической структурой[1][2], которая определяет функционал фотонных кристаллов. По аналогии с обычными материалами каждый метаатом обладает электрическим и магнитным откликом, и после макроскопического усреднения (гомогенизации) метаматериалы можно рассматривать как однородные среды, обладающие электромагнитными или акустическими свойствами, сложнодостижимыми технологически, либо не встречающимися в природе[3][4]. Под такими свойствами следует понимать особые значения физических параметров среды, например, отрицательные по величине эффективные значения как диэлектрической проницаемости εeff, так и магнитной восприимчивости μeff, пространственную структуризацию (локализацию) распределения величин этих параметров (в частности, периодическое изменение коэффициента преломления как у фотонных кристаллов), наличие возможности управления параметрами среды в результате внешних воздействий (метаматериалы с электрически управляемой диэлектрической и магнитной проницаемостями) и т. д.[5]
Приставка «мета-» переводится с греческого как «многочисленный», так как эти материалы состоят из очень большого числа одинаковых или изменяющихся определённым, заданным заранее образом структурных единиц — «метаатомов» для получения желаемых свойств. Их параметры зависят как от свойств отдельных метаатомов, так и от их распределения в пространстве. Свойства Метаматериалов, как правило, описываются эффективными параметрами в комплексной форме[3][4]. Метаматериалы могут синтезироваться внедрением в исходный природный материал различных периодических структур с самыми разными геометрическими формами, которые модифицируют диэлектрическую и магнитную χ восприимчивости исходного материала. Но чаще эти материалы изготавливаются «с нуля»: при помощи нанолитографии и других подобных способов, используемых также в микроэлектронике для изготовления микросхем и процессоров. Иногда метаматериалы СВЧ и ВЧ диапазонов изготавливают из дискретных радиодеталей — конденсаторов и дросселей поверхностного монтажа с подходящими номиналами: их напаивают на специально подготовленную печатную плату в качестве метаатомов, в строго определённом порядке. Разработчик метаматериалов при их создании имеет возможность выбора (варьирования) различных свободных параметров (размеры структур, форма, постоянный и переменный период между ними и т. д.).
Одно из возможных свойств метаматериалов — отрицательный (или левосторонний) коэффициент (показатель) преломления, который проявляется при одновременной отрицательности диэлектрической и магнитной проницаемостей[3][4][6].