УДК: 535.36

Метаматериалы и проблема создания невидимых объектов: 1. Объекты с размерами меньше длины волны

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Шепилов М.П., Жилин А.А. Метаматериалы и проблема создания невидимых объектов: 1. Объекты с размерами меньше длины волны // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 12. С. 40–49.

Shepilov M.P., Zhilin A.A. Metamaterials and the problem of creating invisible objects. 1. Objects with size less than a wavelength [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2008. V. 75. № 12. P. 40–49.

Ссылка на англоязычную версию:

M. P. Shepilov and A. A. Zhilin, "Metamaterials and the problem of creating invisible objects. 1. Objects with size less than a wavelength," Journal of Optical Technology. 75 (12), 792-799 (2008). https://doi.org/10.1364/JOT.75.000792

Аннотация:

В последнее десятилетие интенсивно проводилась разработка метаматериалов - искусственных материалов, состоящих из структурных элементов, вид и взаимное расположение которых можно задавать в процессе изготовления. Была показана возможность регулировать в широких пределах электрический и магнитный отклик таких материалов на воздействие электромагнитного излучения. Это позволило не только создать метаматериалы с отрицательным показателем преломления, но и поставить вопрос о возможности создания невидимых объектов. Интенсивное обсуждение проблемы создания невидимых объектов началось в 2005 г., причем к настоящему времени насчитывается несколько десятков работ по этой тематике. Данная работа представляет первую часть обзора по проблеме создания невидимых объектов, и речь в ней идет об объектах, размер которых меньше длины волны электромагнитного излучения.

Коды OCIS: 050.6624, 160.1245, 160.4670, 160.4760

Список источников:

1. Alù A., Engheta N. Achieving transparency with plasmonic and metamaterial coatings // Phys. Rev. E. 2005. V. 72. № 1. 016623 (9).

2. Leonhardt U. Optical conformal mapping // Science. 2006. V. 312. № 5781. P. 1777-1780. 48.

3. Pendry J.B., Schurig D., Smith D.R. Controlling electromagnetic fields // Science. 2006. V. 312. № 5781. P. 1780- 1782.

4. Pendry J.B., Holden A.J., Stewart W.J., Youngs I. Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. № 25. P. 4773-4776.

5. Pendry J.B., Holden A.J., Robbins D.J., Steward W.J. Low frequency plasmons in thin-wire structures // J. Phys.: Condens. Matter. 1998. V. 10. № 22. P. 4785-4809.

6. Pendry J.B., Holden A.J., Robbins D.J., Stewart W.J. Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1999. V. 47. № 11. P. 2075-2084.

7. Smith D.R., Padilla W.J., Vier D.C., Nemat-Nasser S.C., Schultz S. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity // Phys. Rev. Lett. 2000.V. 84. № 18. P. 4184-4187.

8. Shelby R.A., Smith D.R., Schultz S. Experimental verification of a negative index of refraction // Science. 2001.V. 292. № 5514. P. 77-79.

9. Klar T.A., Kildishev A.V., Drachev V.P., Shalaev V.M. Negative-index metamaterials: going optical // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2006. V. 12. № 6. P. 1106-1115.

10. Жилин А.А., Шепилов М.П. Метаматериалы с отрицательным показателем преломления // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 4. С. 57-70.

11. Fante R.L., McCormack M.T. Reflection properties of the Salisbury screen // IEEE Trans. Antennas Propag. 1988. V. 36. № 10. P. 1443-1454.

12. Born M., Wolf E. Principles of optics. N.Y.: Pergamon Press, 1964. 620 p. Перевод: Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. 855 с.

13. Ward J. Towards invisible glass // Vacuum. 1972. V. 22. № 9. P. 369-375.

14. Andreev N.S. Scattering of visible light by glasses undergoing phase separation and homogenization // J. Non-Cryst. Solids. 1978. V. 30. № 2. P. 99-126.

15. Walker C.B., Guinier A. An x-ray investigation of age hardening in alag // Acta Met. 1953. V. 1. № 5. P. 568-577.

16. Шатилов А.В. Аномальное рассеяние как случай рассеяния на системе частиц // Опт. и спектр. 1962. Т. 13. № 5. С. 728-733.

17. Goldstein M. Theory of scattering for diffusion-controlled phase separation // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. № 7. P. 1928-1934.

18. Boren C.F., Huffman D.R. Absorption and scattering of light by small particles. N.Y.: Wiley, 1983. Перевод: Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 660 с.

19. Kerker M. Invisible bodies // JOSA. 1975. V. 65. № 4. P. 376-379.

20. Chew H., Kerker M. Abnormally low electromagnetic scattering cross sections // JOSA. 1976. V. 66. № 5. P. 445-449.

21. Kerker M., Blatchford C.G. Elastic scattering, absorption, and surface-enhanced Raman scattering by concentric spheres comprised of a metallic and a dielectric region // Phys. Rev. B. 1982. V. 26. № 8. P. 4052-4063.

22. Aden A.L., Kerker M. Scattering of electromagnetic waves from two concentric spheres // J. Appl. Phys. 1951. V. 22. № 10. P. 1242-1246.

23. Alù A., Engheta N. Polarizabilities and effective parameters for collections of spherical nanoparticles formed by pairs of concentric double-negative, single-negative, and/or double positive metamaterial layers // J. Appl. Phys. 2005. V. 97. № 9. 094310 (12).

24. Alù A., Engheta N. Erratum: "Polarizabilities and effective parameters for collections of spherical nanoparticles formed by pairs of concentric double-negative, singlenegative, and/or double positive metamaterial layers"[J. Appl. Phys. 97, 094310 (2005)] // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. № 6. 069901 (1).

25. Веселаго В.Г.. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями ε и µ // Успехи физ. наук. 1967. Т. 92. № 3. С. 517-526.

26. Zhou X., Hu G. Design for electromagnetic wave transparency with metamaterials // Phys. Rev. E. 2006. V. 74. № 1. 026607 (8).

27. Maxwell Garnett J.C. Colours in metal glasses and in metallic films // Philos. Trans. R. Soc. Ser. A. 1904. V. 203. P. 385-420.

28. Zhou X., Hu G. Linear and nonlinear dielectric properties of particulate composites at finite concentration // Appl. Math. and Mech. 2006. V. 27. № 8. P. 1021-1030.

29. Alù A., Engheta N. Plasmonic materials in transparency and cloaking problems: mechanism, robustness, and physical insights // Optics Express. 2007. V. 15. № 6. P. 3318-3332.

30. Alù A., Engheta N. Сloaking and transparency for collection of particles with metamaterial and plasmonic covers // Optics Express. 2007. V. 15. № 12. P. 7578-7590.

31. Alù A., Engheta N. Multifrequency optical invisibility cloak with layered plasmonic shells // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. № 11. 113901 (4).

32. Caruso F., Spasova M., Salgueiriсo-Maceira V., LizMarzán L.M. Multilayer assemblies of silica-encapsulated gold nanoparticles on decomposable colloid templates // Advanced Materials. 2001. V. 13. № 14. P. 1090-1094.

33. CST Design StudioTM 2006B, www.cst.com.

34. Silveirinha M.G., Alù A., Engheta N. Parallel-plate metamaterials for cloaking structures // Phys. Rev. E. 2007. V. 75. № 3. 036603 (16).