| Περίληψη |
Τρεις δεκαετίες μετά τη μελέτη από τον V. Veselago της κυματικής διάδοσης σε υλικά με αρνητική τόσο ηλεκτρική διαπερατότητα όσο και μαγνητική επιδεκτικότητα, ο Sir John Pendry πρότεινε σύνθετες δομές ικανές να υλοποιήσουν τις προβλέψεις του Veselago. Τα μεταϋλικά αυτά, τα οποία πρωτομελετήθηκαν θεωρητικά και υλοποιήθηκαν πειραματικά στην περιοχή των μικροκυμάτων, σύντομα έγιναν πεδίο εκτεταμένης έρευνας. Με συναρπαστικές προοπτικές μελλοντικών εφαρμογών, όπως τέλειοι φακοί με διακριτική ικανότητα μικρότερη του μήκους κύματος, ή εξαιρετικά μικρές ηλεκτρομαγνητικές διατάξεις, μια από τις βασικές κατευθύνσεις στην έρευνα πάνω σε μεταϋλικά είναι η επίτευξη υλικών υψηλότερων συχνοτήτων με απώτερο στόχο την υλοποίηση μεταϋλικών για οπτικές συχνότητες.
Στη διατριβή αυτή, μετά την παρουσίαση του βασικού θεωρητικού υποβάθρου για τα αριστερόστροφα μεταϋλικά, συζητώνται βασικοί δομικοί τους λίθοι, όπως οι διακοπτόμενοι δακτύλιοι (split-ring resonators – SRRs), συνεχή σύρματα, ζεύγη μεταλλικών πλακών, καθώς και η γενική τους απόκριση. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται σύνθετα μεταυλικά αποτελούμενα από δακτυλίους και συνεχή σύρματα , με λειτουργία στην περιοχή των μικροκυμάτων. Συγχρόνως, συζητώνται λεπτομερώς τόσο ο όρος αριστερόστροφη συμπεριφορά όσο και τα κριτήρια που προσδιορίζουν τη συμπεριφορά αυτή, χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα παραδείγματα από την περιοχή των μικροκυμάτων. Επίσης, παρουσιάζονται μελέτες που αφορούν σύγκριση συστημάτων δακτυλίων&συρμάτων με τα σύρματα στο επίπεδο των δακτυλίων και εκτός του επιπέδου αυτού, καθώς και το φαινόμενο της ηλεκτρικής διέγερσης του μαγνητικού συντονισμού. Τέλος, μελετάται η επίδραση των δακτυλίων στην ηλεκτρική απόκριση της σύνθετης δομής δακτυλίων&συρμάτων, η οποία αποδείχθηκε καθοριστική για τη συμπεριφορά των αριστερόστροφων υλικών και το σχεδιασμό τέτοιων υλικών.
Στη συνέχεια, παρουσιάζονται αριθμητικές μελέτες αριστερόστροφων υλικών βασισμένων στη δομή δακτυλίων. Μελετάται εκτεταμένα η επίδραση της γεωμετρίας του δακτυλίου στη μαγνητική του απόκριση, καθώς και η εξάρτηση της αριστερόστροφης συμπεριφοράς των δομών από γεωμετρικές και άλλες παραμέτρους των συνιστώντων υλικών.
Μετά την παρουσίαση των μικροκυματικών ματαϋλικών, παρουσιάζονται και μελετώνται διάφορες δομές μεταϋλικών με λειτουργία στην περιοχή του μακρινού υπέρυθρου (μερικά THz). Αρχικά εισάγεται η δομή δακτυλίων με μία και περισσότερες εγκοπές˙ συζητάται λεπτομερώς η διαδικασία κατασκευής των δομών αυτών καθώς και οι μετρήσεις διαπερατότητας και ανάκλασης με χρήση φασματόμετρου Fourier υπερύθρου. Κατόπιν παρουσιάζεται η δομή ζεύγους πλακών και συρμάτων, καθώς και ο χαρακτηρισμός τους με φασματοσκοπία υπερύθρου, ο οποίος επίσης συζητάται λεπτομερώς.
Τέλος, παρουσιάζονται οι μελέτες μας για δυνατότητα επίτευξης δομών δακτυλίων με συμπεριφορά διακόπτη˙ οι δομές αυτές κατασκευάζονται ενσωματώνοντας κατάλληλα σε δομή δακτυλίων φωτοαγώγιμα υλικά. Μελετήθηκαν διάφορες διατάξεις φωτοαγώγιμων υλικών και η επίδραση της αγωγιμότητάς τους στη συμπεριφορά διακόπτη του δακτυλίου. Συγκεκριμένα, η προσπάθεια εστιάστηκε σε τρεις διαφορετικές γεωμετρικές διατάξεις, οι οποίες απαιτούν διαφορετικές συνθήκες κατασκευής και χαρακτηρισμού, και οι οποίες περιγράφονται και μελετώνται θεωρητικά.
|
Experimental and theoretical studies of left-hande metamaterials
