Nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số cấu trúc lên dải tần làm việc của vật liệu Meta có chiết suất âm

MỞ ĐẦU Những tiến gần lĩnh vực chế tạo vật liệu micro nano cho phép người tạo vật liệu nhân tạo vượt giới hạn thông thường vật liệu truyền thống, can thiệp sâu vào thành phần vật liệu, tạo bảng tuần hoàn hóa học “đa chiều” vật liệu phức hợp Một động lực quan trọng khác để nghiên cứu vật liệu nhân tạo, triển vọng tạo tính chất vĩ mô lạ cách xếp quy luật hóa trật tự, hình dạng kích thước vi cấu trúc tạo nên vật liệu Trong lĩnh vực quang tử điều trở thành thực với đời siêu vật liệu biến hóa (Metamaterials - Meta) Hiện có nhiều hướng nghiên cứu khác vật liệu Meta Một hướng nghiên cứu vật liệu Meta tập trung đông đảo nhà khoa học, đầu tư lớn kinh phí có số lượng công trình công bố lớn hướng nghiên vật liệu Meta có chiết suất âm (negative refractive metamaterial) Vật liệu Meta có chiết suất âm chế tạo thành công lần năm 2000 Smith [1], tính chất tiên đoán mặt lý thuyết từ năm 1968 Veselago [2] Vật liệu Meta có chiết suất âm kết hợp hoàn hảo hai thành phần điện từ tạo nên vật liệu đồng thời có độ từ thẩm âm (μ < 0) độ điện thẩm âm (ε < 0) dải tần số Do vậy, vật liệu Meta có chiết suất âm có tính chất điện từ quang học bất thường, có nghịch đảo định luật Snell [3], nghịch đảo dịch chuyển Doppler [4], nghịch đảo phát xạ Cherenkov [5] Ngoài tính chất đặc biệt kể trên, nhiều ứng dụng khác vật liệu Meta đề xuất kiểm chứng thực nghiệm Một ứng dụng bật vật liệu siêu thấu kính đề xuất Pendry vào năm 2000 [6], sau Zhang cộng kiểm chứng thực nghiệm vào năm 2005 [7] Một ứng dụng độc đáo khác sử dụng vật liệu Meta “áo choàng” để che chắn sóng điện từ (electromagnetic cloaking), đề xuất kiểm chứng Schurig cộng năm 2006 [8] Bằng việc điểu chỉnh tham số hiệu dụng µ ε cách hợp lý, đường tia sáng bị uốn cong truyền vật liệu Meta đồng thời không bị phản xạ tán xạ Do vậy, vật liệu hứa hẹn dùng để chế tạo lớp vỏ tàng hình Ngoài ứng dụng kể trên, vật liệu Meta có tiềm lĩnh vực khác lọc tần số [9], cảm biến sinh học [10], Gần đây, vài ứng dụng bật khác kể đến vật liệu hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ không phản xạ [11], làm chậm ánh sáng [12] Với tính chất đặc biệt này, siêu vật liệu hứa hẹn có thêm nhiều ứng dụng khác thực tế thiết bị khoa học, y tế, pin lượng đặc biệt lĩnh vực quân Với tính chất đặc biệt khả ứng dụng to lớn này, vật liệu Meta ngày nhà khoa học quan tâm nghiên cứu cách mạnh mẽ Trong năm gần đây, nghiên cứu vật liệu Meta giới sôi động thu nhiều kết thú vị Ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu PGS TS Vũ Đình Lãm, Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam nhóm nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực có nhiều công trình đăng tạp chí có uy tín [13-16] Ngoài ra, nhóm nghiên cứu PGS TS Vũ Văn Yêm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, nhóm nghiên cứu TS Nguyễn Huỳnh Tuấn Anh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, nhóm nghiên cứu TS Trần Mạnh Cường thuộc Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội bắt đầu quan tâm nghiên cứu lĩnh vực [17-19] Vật liệu Meta nói chung vật liệu Meta có chiết suất âm nói riêng hoạt động dựa cộng hưởng điện từ tương tác với thành phần điện E thành phần từ H sóng điện từ chiếu đến Chính vậy, vùng hoạt động có tính chất đặc biệt vật liệu thường hẹp phụ thuộc vào phân cực sóng điện từ Do đó, trước đưa vật liệu Meta vào ứng dụng thực tế cần phải nghiên cứu giải số vấn đề sau: tìm kiếm vật liệu có cấu trúc đơn giản để dễ dàng việc chế tạo, đặc biệt vùng tần số THz cao kích thước ô sở cấu thành lên vật liệu nhỏ (cỡ vài trăm μm đến vài nm), hay việc tìm kiếm vật liệu đẳng hướng không phụ thuộc vào phân cực sóng điện từ, vật liệu có vùng tần số làm việc rộng Ngoài ra, việc thiết kế chế tạo vật liệu có tính chất thay đổi cách linh hoạt tác động ngoại vi, hay tối ưu hóa cấu trúc để giảm độ tổn hao điện từ vật liệu hoạt động quan tâm sâu sắc Với lý đó, mục tiêu luận án là: thiết kế chế tạo vật liệu Meta có chiết suất âm i) có cấu trúc đơn giản không phụ thuộc vào phân cực sóng điện từ, ii) hoạt động vùng tần số làm việc rộng hay iii) điều khiển tính chất vật liệu tác động ngoại vi Luận án thực dựa việc kết hợp tính toán lý thuyết, mô hình hóa chế tạo phép đo thực nghiệm Với mục tiêu đó, luận án chia thành chương sau: Chương I: Tổng quan vật liệu biến hóa (Metamaterial – Meta) Chương II: Phương pháp nghiên cứu Chương III: Tối ưu hóa cấu trúc vật liệu Meta có chiết suất âm Chương IV: Mở rộng dải tần làm việc vật liệu Meta có chiết suất âm Chương V: Điều khiển tần số vật liệu Meta nhiệt độ CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIAL – META) Trong chương này, để có tranh tổng quát vật liệu Meta, luận án trình bày định nghĩa, nguyên tắc để tạo vật liệu Meta, lịch sử hình thành phát triển hướng nghiên cứu vật liệu Meta Đặc biệt, tổng quan vật liệu Meta có chiết suất âm trình bày cụ thể chi tiết đối tượng nghiên cứu luận án Tiếp theo vấn đề liên quan đến mô hình lai hóa để nghiên cứu mở rộng dải tần hoạt động vật liệu Meta trình bày Cuối cùng, số phương pháp nghiên cứu vật liệu Meta trình bày cuối chương như: phương pháp mô hình mạch LC, phương pháp mô thực nghiệm 1.1 Giới thiệu chung vật liệu Meta 1.1.1 Định nghĩa, nguyên lý để tạo vật liệu Meta Trong tự nhiên, tính chất vật lý vật liệu thường định tính chất nguyên tử cấu trúc mạng tinh thể vật liệu [20] Ý tưởng tồn nguyên tử nhân tạo xếp mạng tinh thể nhân tạo, cho phép người tạo tính chất lạ không tồn tự nhiên, từ lâu thu hút quan tâm nhà khoa học Với phát triển khoa học công nghệ, “siêu nguyên tử” có tính chất đặc biệt, tạo cách xếp có chủ ý nhiều nguyên tử khác loại ô sở, đời từ đầu năm 80 kỷ trước [21] Một vi dụ điển hình thành công việc tạo tính chất vật liệu cách can thiệp nhân tạo vào mạng tinh thể kể đến ống nano bon [22] gần graphene [23] Tuy nhiên, thú vị đời vật liệu có cấu trúc nhân tạo, gọi vật liệu Meta Vật liệu Meta xây dựng dựa ô sở có cấu trúc định coi “giả nguyên tử” (meta – atom) Những “giả nguyên tử” nhỏ nhiều lần bước sóng mà tính chất đặc biệt vật liệu Meta xuất [24] Bằng cách thay đổi tính chất quy luật xếp “giả nguyên tử” thu vật liệu Meta có tính chất mong muốn có tính chất bất thường chưa tìm thấy tự nhiên tính chiết suất âm [2], nghịch đảo định luật Snell [3], nghịch đảo định luật Dopler [4]… Hình 1.1 trình bày cấu trúc vật liệu truyền thống vật liệu Meta Ở đây, thấy có tương tự giống hai cấu trúc Vật liệu truyền thống hình thành từ nguyên tử, hạt nhân, xung quanh điện tử Tính chất vật liệu chủ yếu định lớp điện tử xếp nguyên tử mạng tinh thể Còn vật liệu Meta, cấu tạo từ ô sở (thường mô hình hóa mạch điện LC) tương tự “nguyên tử” vật liệu truyền thống gọi “giả nguyên tử” Tính chất vật liệu Meta định chủ yếu hình dạng, cấu trúc “giả nguyên tử” trật tự xếp “giả nguyên tử” Hình 1.1 Hình ảnh so sánh cấu trúc vật liệu truyền thống vật liệu Meta Vật liệu truyền thống cấu tạo từ nguyên tử vật liệu Meta cấu tạo từ ô sở giống nguyên tử Nguyên tắc để tạo vật liệu Meta dựa vào lý thuyết môi trường hiệu dụng (effective medium theory - EMT) Để hiểu nguyên tắc này, trước hết xem xét tương tác ánh sáng với vật liệu Một đại lượng đặc trưng cho sóng điện từ tần số bước sóng Bước sóng ánh sáng thường có kích thước lớn gấp hàng trăm lần kích thước nguyên tử cấu thành vật liệu khoảng cách chúng Vì thế, ánh sáng khó phân giải chi tiết hình ảnh nguyên tử độc lập Nhờ đó, ta tính trung bình tất nguyên tử coi vật liệu khối đồng đặc trưng tham số điện từ độ điện thẩm (hay gọi số điện môi) ε độ từ thẩm µ Trên thực tế, điều không bị giới hạn nguyên tử hay phân tử Lý thuyết môi trường hiệu dụng, cho phép vật chất không đồng mà kích thước khoảng cách vật chất nhỏ nhiều lần so với bước sóng sóng điện từ mô tả thông qua tham số ε µ hiệu dụng Có hai mô hình sử dụng lý thuyết môi trường hiệu dụng Bruggeman Maxwell-Garnett đề xuất Trong mô hình Bruggeman, độ điện thẩm hiệu dụng  eff môi trường cấu thành từ m môi trường nhỏ tính từ công thức [25]: m f i i  i   eff 0  i  2 eff Trong fi εi tỷ phần thể tích ( fi  (1.1) Vi : Vi thể tích môi V trường nhỏ thứ i V thể tích toàn phần) độ điện thẩm môi trường nhỏ thứ i Trong m f i  i Trong mô hình Maxwell-Garnett, độ điện thẩm hiệu dụng  eff môi trường gồm: m môi trường hình cầu có độ điện thẩm môi trường  i bao quanh môi trường khác có độ điện thẩm  n xác định từ điều kiện [26]:  eff   m    fi i m  eff  2 m  i  2 m (1.2)  eff   m 2(1  fi ) m  (1  fi ) i (2  fi ) m  (1  fi ) i (1.3) Tùy vào cấu trúc vật liệu cụ thể mà ta áp dụng hai mô hình cách thích hợp, lĩnh vực nghiên cứu vật liệu Meta mô hình Maxwell-Garnett sử dụng nhiều [24] Lý thuyết môi trường hiệu dụng áp dụng cho vật liệu Meta đề cập Koschny, với cấu trúc sợi dây kim loại vòng cộng hưởng có rãnh (split-ring resonator - SRR), xếp cách tuần hoàn với kích thước ô sở nhỏ nhiều lần bước sóng hoạt động [27] Độ từ thẩm hiệu dụng độ điện thẩm hiệu dụng tuân theo phương trình: Dave   eff  0Eave (1.4) Bave  eff 0 H ave (1.5) Trong Dave, Eave, Bave, Have vectơ cảm ứng điện, vectơ cường độ điện trường, vectơ cảm ứng từ vectơ cường độ từ trường trung bình, εeff μeff độ điện thẩm độ từ thẩm hiệu dụng cho toàn vật liệu Meta, ε0 μ0 độ điện thẩm từ thẩm chân không Dựa lý thuyết môi trường hiệu dụng, vật liệu Meta thường định nghĩa sau: Vật liệu Meta vật liệu có cấu trúc nhân tạo, bao gồm cấu trúc xếp cách tuần hoàn (hoặc không tuần hoàn), mà tính chất phụ thuộc vào cấu trúc ô sở vật liệu cấu thành nên Về bản, cấu trúc vật liệu Meta đồng nhất, bao gồm nhiều “giả nguyên tử”, “giả nguyên tử” có kích thước nhỏ nhiều lần bước sóng hoạt động nên tính chất điện từ vật liệu Meta biểu diễn thông qua tham số hiệu dụng Tuy nhiên, giới hạn bước sóng để áp dụng lý thuyết môi trường hiệu dụng vật liệu Meta vấn đề nhiều tranh cãi Một số nghiên cứu gần [28, 29] cho thấy việc sử dụng cấu trúc lõi vỏ dạng cầu với điều kiện sóng điện từ chiếu đến không bị tán xạ, lý thuyết môi trường hiệu dụng áp dụng sóng điện từ chiếu đến có bước sóng lớn 1.3 lần số mạng Có điều cần lưu ý rằng, vật liệu Meta có kích thước ô sở nhỏ nhiều lần bước sóng hoạt động nên sóng điện từ chiếu đến vật liệu tách thành ba thành phần: thành phần phản xạ (reflection - R) không phù hợp trở kháng vật liệu với môi trường, thành phần hấp thụ (absorption - A) chất vật liệu thành phần truyền qua (T), bỏ qua thành phần nhiễu xạ tán xạ Như vậy, ta dễ dàng nhận thấy tổng lượng ba tín hiệu phản xạ, truyền qua hấp thụ phải tổng lượng tín hiệu sóng truyền đến vật liệu theo công thức: R + T + A = (100%) [11, 30] Như vậy, biết hai ba giá trị suy giá trị lại Trong thực tế việc xác định độ phản xạ (R) truyền qua (T) dễ dàng thông qua hệ số phản xạ S11 truyền qua S21 cách sử dụng ăngten ghi nhận tín hiệu đặt vị trí thích hợp (với R = (S11)2 T = (S21)2), độ hấp thụ tính toán qua công thức: A = - R - T = 1- (S11)2 - (S21)2 Các hệ số phản xạ S11 truyền qua S21 hệ số biểu diễn mối liên hệ tín hiệu ghi nhận với tín hiệu phát theo ma trận sau:  b1   S11 S12   a1       b2   S21 S22   a2  (1.6) b1  S11a1  S12 a2 (1.7) Nên: b2  S21a1  S22 a2 Trong b1 b2 ứng với tín hiệu ghi nhận ăng ten thu, a1 a2 tín hiệu phát Chỉ số công thức ứng với hai phía môi trường tương ứng hình 1.2 Hình 1.2 Sơ đồ mô tả tín hiệu phát (a) tín hiệu thu (b) từ hai phía môi trường Thông thường để khảo sát tương tác sóng điện từ với vật liệu sóng điện từ chiếu đến từ phía (giả sử chiếu từ phía môi trường nên a2 = 0) nên ta có phương trình (1.7) trở thành: s11  b1 b ; s21  a1 a1 (1.8) Như hệ số phản xạ truyền qua tỷ số tín hiệu thu toàn tín hiệu phát phía khác phía với nguồn phát Dễ dàng nhận thấy đơn vị đo hệ số tỷ lệ phần trăm (hay gọi thang tuyến tính nhận giá trị từ đến 1) Ngoài người ta dùng thang deciben (dB) để đo giá trị thực phép chuyển đổi sử dụng hàm logarit (20lg(b/a) (dB) nhận giá trị từ đến -∞) Như vậy, thang đo dB sử dụng so sánh hai đối tượng nghiên cứu có độ sai khác nhỏ 1.1.2 Lịch sử hình thành phát triển vật liệu Meta Một tính chất tìm kiếm vật liệu Meta tính chất chiết suất âm vật liệu Về mặt lý thuyết, tồn vật liệu có chiết suất âm đề xuất vào năm 1968 Vaselago [2], dựa kết hợp đồng thời vật liệu có độ từ thẩm âm (µ < 0) độ điện thẩm âm (ε < 0) Trong nhiều kỷ người tin số khúc xạ dương, công trình công bố Vaselago cho số khúc xạ mang giá trị âm Điều khiến cho người nghi ngờ tồn Tuy nhiên, sau 30 năm kể từ đề xuất Veselago, năm 1996, Pendry đưa mô hình lưới dây kim loại để hạ thấp tần số plasma vùng tần số GHz [31] Tiếp theo, năm 1999, Pendry tiếp tục đưa mô hình vật liệu có độ từ thẩm âm dựa cấu trúc SRR tần số GHz [32] Với hai mô hình Pendry, khả chế tạo vật liệu chiết suất âm mở Ngay sau đó, năm 2000, Smith cộng lần chứng minh thực nghiệm tồn vật liệu chiết suất âm (n < 0) dựa hai mô hình Pendry đề xuất [1] Những tính chất khác thường vật liệu Meta không dừng lại Nhờ khả tùy biến “giả nguyên tử”, vật liệu Meta thiết kế để thay đổi tính chất truyền sóng điện từ môi trường Cũng vào năm 2000, Pendry chứng minh sử dụng vật liệu Meta có chiết suất âm để chế tạo siêu thấu kính [6] Điểm khác biệt siêu thấu kính thấu kính thông thường chỗ thấu kính phẳng nhờ vào chiết suất âm nên hoạt động giống thấu kính hội tụ Đặc biệt nhờ vào tính chiết suất âm, siêu thấu kính phục hồi không thành phần truyền qua mà thành phần dập tắt (evanescent wave) sóng tới (hình 1.3) Vì thế, độ phân giải nâng lên gấp nhiều lần so với thấu kính quang học truyền thống Năm 2005, siêu thấu kính quang học dựa vật liệu Meta có chiết suất âm Zhang cộng chứng minh thành công thực nghiệm [7] Hình 1.3 Nguyên tắc hoạt động siêu thấu kính dựa vật liệu Meta có chiết suất âm, hoạt động thấu kính hội tụ có khả khôi phục không thành phần truyền qua mà thành phần dập tắt nên độ phân giải tăng lên nhiều so với thấu kính thông thường [6] Năm 2006, Pendry lần làm cho cộng đồng khoa học bất ngờ đưa mô hình chứng minh thực nghiệm tồn lớp vỏ tàng hình sóng điện từ vật liệu Meta có tần số hoạt động vùng GHz [8] Trong nghiên cứu này, vật liệu Meta thay đổi chiết suất nhờ vào thay đổi 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D Smith, W J Padilla, D Vier, S C Nemat-Nasser, and S Schultz, “Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity”, Phys Rev Lett 84, 4184 (2000) [2] V G Veselago, “The electrodynamics of substances with negative ε and μ”, Sov Phys Usp 10, 509 (1968) [3] R W Ziolkowski, "Pulsed and CWGaussian beam interactions with dou-ble negative metamaterial slabs", Opt Express 11, 662 (2003) [4] J Chen, Y Wang, B Jia, T Geng, X Li, L Feng, W Qian, B Liang, X Zhang, and M Gu, “Observation of the inverse Doppler effect in negativeindex materials at optical frequencies”, Nature Photonics, 5, 239 (2011) [5] Z Y Duan, “Research progress in reversed Cherenkov radiation in doublenegative Metamaterials”, Progress In Electromagnetics Research, PIER 90, 75 (2009) [6] J B Pendry, “Negative refraction makes a perfect lens”, Phys Rev Lett 85, 3966 (2000) [7] N Fang, H Lee, C Sun, X Zhang, “Sub–diffraction-limited optical imaging with a silver superlens”, Science 308, 534–537 (2005) [8] J B Pendry, D Schurig, D R Smith, “Controlling electromagnetic fields”, Science 312, 1780 (2006) [9] J Bonache, I Gil, J Garcia-Garcia, and F Martin, "Novel microstrip bandpass filters based on complementary split-ring resonators", IEEE Trans Mi-cro Theory Tech 54, 265 (2006) [10] H J Lee, and J G Yook, "Biosensing using split-ring resonators at microwave regime", Appl Phys Lett 92, 254103 (2008) [11] N Landy, S Sajuyigbe, J Mock, D Smith, W Padilla, “Perfect metamaterial absorber”, Phys Rev Lett.100, 207402 (2008) [12] S Zhang, D A Genov, Y Wang, M Liu, and X Zhang, “Plasmon-Induced Transparency in Metamaterials”, Phys Rev Let 101, 047401 (2008) [13] D T Viet, N V Hieu, V D Lam, and N T Tung, “Isotropic metamaterial absorbers using cut-wire-pair structures”, Appl Phys Express 8, 032001 (2015) [14] D T Viet, N T Hien, P V Tuong, N Q Minh, P T Trang, L N Le, Y P Lee, V D Lam, “Perfect absorber metamaterials: Peak, multi-peak and broadband absorption”, Opt Commun 322, 209 (2014) 133 [15] V D Lam, N T Tung, M H Cho, J W Park, J Y Rhee, Y P Lee, “Influence of lattice parameters on the resonance frequencies of a cut-wirepair medium”, J Appl Phys 105, 113102 (2009) [16]V D Lam, J B Kim, S J “Left-handed behavior of combined J Appl Phys 103, 033107 (2008) Lee, and and Y P Lee, fishnet structures”, [17] V V Yem and T T Phuong, “Ultra-Wide Band Low-profile Spiral Antennas Using An EBG Ground Plane”, The 2010 International Conference on Advanced Technologies for Communications (p 89) [18] Vu Van Yem, Bernard Journet, Pham Van Chi, Vo Tien Tu, Nguyen Van Duc, Pham Van Tien and Nguyen Trong Duc, “Novel High Gain and Broadband CPW-Fed Antennas with EBG for ITS Applications”, The 2013 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC'13) (p 151) [19] T M Cuong, “Electromagnetic Coupling Reduction between Millimeter Microstrip Antennas using High Impedance Surface”, International Journal of Scientific & Engineering Research 3, (2012) [20] N W Ashcroft, N D Mermin, “Solid State Physics”, Holt, Rinehart and Winston, (1976) [21] S N Khanna, P Jena, “Assembling crystals from clusters”, Phys Rev Lett.69, 1664–1667 (1992) [22] J W Mintmire, B I Dunlap, C T White, “Are fullerene tubules metallic?”, Phys Rev Lett.68, 631–634 (1992) [23] K S Novoselov, A K Geim, S V Morozov, D Jiang, Y Zhang, S V Dubonos, I V Grigorieva, A A Firsov, “Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films”, Science 306, 666–669 (2004) [24] S A Ramakrishna, T M Grzegorczyk, “Physics and Applications of Negative refractive index Materials, Taylor & Francis Group, LLC (2009) [25] V D Bruggeman, “Berechnung verschiedener physikalischer konstanten von heterogenen substanzen”, Ann Phys (Leipzig) 24, 636 (1935) [26] J Garnett, “Colours in metal glasses and in metallic films”, Phil Trans R Soc Lond 203, 636(1904) [27] T Koschny, M Kafesaki, E N Economou, and C M Soukoulis, "Effective Medium Theory of Left-Handed Materials", Phys Rev Lett 93, 107402, (2004) [28] Y Wu, J Li, Z Q Zhang, C T Chan, “Effective medium theory for magnetodielectric composites: beyond the long-wavelength limit”, Phys Rev B 74, 085111 (2006) 134 [29] B A Slovick, Z G Yu, S Krishnamurthy, “Generalized effective-medium theory formetamaterials”, Phys Rev B 89, 155118 (2014) [30] C M Watts , X Liu , and W J Padilla, “Metamaterial Electromagnetic Wave Absorbers”, Adv Mater 24, 98 (2012) [31] J B Pendry, A J Holden, W J Steward, and I Youngs, "Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures", Phys Rev Lett 76, 4773 (1996) [32] J Pendry, A Holden, D Robbins, and W Stewart, “Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena,” GHz Theory and Techniques, IEEE Transactions on, 47, 2075 (1999) [33] K George, X Aggelos, S Alexandros, M Vamvakaki, M Farsari, M Kafesaki, C M Soukoulis, E N Economou, "Three-Dimensional Infrared Metamaterial with Asymmetric Transmission", ACS Photonics, 2, 287 (2015) [34] L Parke, I R Hooper, E Edwards, N Cole, I J Youngs, A P Hibbins and J R Sambles, “Independently controlling permittivity and diamagnetism in broadband, low-loss, isotropic metamaterials at GHz frequencies”, Appl Phys Lett 106, 101908 (2015) [35] D Shrekenhamer, W C Chen, and W J Padilla, “Liquid Crystal Tunable Metamaterial Absorber”, Phys Rev Lett 110, 177403 (2013) [36] Scopus.org [37] N I Landy, C M Bingham, T Tyler, N Jokerst, D R Smith, and W J Padilla, “Design, theory, and measurement of a polarization-insensitive absorber for terahertz imaging” Phys Rev B 79, 125104 (2009) [38] H Li, L H Yuan, B Zhou, X P Shen, Q Cheng, T J Cui, "Ultrathin multiband gigahertz metamaterial absorbers", J Appl Phys 110, 014909 (2011) [39] L Li, Y Yang, C Liang, "A wide-angle polarization-insensitive ultra-thin metamaterial absorber with three resonant modes", J Appl Phys 110, 063702 (2011) [40] B Wang, T Koschny, C M Soukoulis, “Wide-angle and polarization- independent chiral metamaterial absorber”, Phys Rev B 80, 033108 (2009) [41] Y J Kim, Y J Yoo, K W Kim, J Y Rhee, Y.H Kim, and Y P Lee, “Dual broadband metamaterial absorber”, Opt Express 23, 3861 (2015) [42] B Ni, X S Chen, J Y Ding, G H Li, W Lu, "Impact of resonator rotational symmetry on infrared metamaterial absorber", In 2013 13th International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices (NUSOD), 37 (2013) 135 [43] A Ishikawa, T Tanaka, "Three-Dimensional Plasmonic Metamaterials and Their Fabrication Techniques", IEEE J Sel Top Quantum Electron 19, 4700110 (2013) [44] L Li, J Wang, H Du, J Wang,S Qu, and Z Xu, “A band enhanced metamaterial absorber basedon E-shaped all-dielectric resonators”,Aip Advances 5, 017147 (2015) [45] C Sabah, F Dincer, M Karaaslan, E Unal, O Akgol, E Demirel, “ Perfect metamaterial absorber with polarization and incident angle independencies based on ring and cross-wire resonators for shielding and a sensor application”, Opt Comm 322, 137 (2014) [46] M K Hedayati, M Javaherirahim, B Mozooni, R Abdelaziz, A Tavassolizadeh, V S K Chakravadhanula, V Zaporojtchenko, T Strunkus, F Faupel, M Elbahri, "Design of a Perfect Black Absorber at Visible Frequencies Using Plasmonic Metamaterials", Adv Mater 23, 5410 (2011) [47] S Li, J Gao, X Cao, Z Zhang, Y Zheng, and C Zhang, "Multiband and broadband polarization - insensitive perfect absorber devices based on a tunable and thin double split-ring metamaterial ", Opt Exp 23, 3523 (2014) [48] F Ding, Y Cui, X Ge, Y Jin, S He, "Ultra-broadband GHz metamaterial absorber", Appl Phys Lett 100, 103506 (2012) [49] S Gu, J P Barrett, T H Hand, B-I Popa, S A Cummer, "A broadband low-reflection metamaterial absorber", J Appl Phys 108, 064913 (2010) [50] H Luo, Y Z Cheng, R Z Gong, "Numerical study of metamaterial absorber and extending absorbance bandwidth based on multi-square patches", Eur Phys J B 81, 387 (2011) [51] Y Z Cheng, Y Wang, Y Nie, R Z Gong, X Xiong, X Wang, "Design, fabrication and measurement of a broadband polarization-insensitive metamaterial absorber based on lumped elements", J Appl Phys 111, 044902 (2012) [52] D L Vu, V T Pham, T V Do, T T Nguyen, T T T Vu, V H Le, Y P Lee, "The electromagnetic response of different metamaterial structures", Adv Nat Sci Nanosci Nanotechnol 1, 045016 (2010) [53] R.W Ziolkowski and A.D Kipple, "Reciprocity between the effects of resonant scattering and enhanced radiated power by electrically small antennas in the presence of nested metamaterial shells," Phys Rev E 72, 036602 (2005) [54] M Johnson, A Bily, and N Kundtz, “Predictive Modeling of Far-Field Pattern of a Metamaterial Antenna”, IEEE 978-1-4799-3452-2/14, 352 (2014) [55] S A Ramakrishna, T M Grzegorczyk, “Physics and Applications of Negative Refractive Index Materials”, CRC Press, New York, (2009) 136 [56] M Kafesaki, I Tsiapa, N Katsarakis, Th Koschny, C M Soukoulis, and E N Economou, “Left-handed metamaterials: The fishnet structure and its variations”, Phys Rev B 75, 235114 (2007) [57] W Cai, and V Shalaev, "Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications", Springer, New York, (2010) [58] L D Landau, E M Liftshitz, L P Pitaevskii, "Electrodynamics of continuous media", Pergamon, New York, (1984) [59] M O Oktel, and O E Mustecaplioglu, "Electromagnetically induced lefthandedness in a dense gas of three-level atoms", Phys Rev A 70, 053806 (2004) [60] J Sucher, "Magnetic dipole transitions in atomic and particle physics: ions and psions", Rep Prog Phys 41, 1781 (1978) [61] J Zhou, E N Economon, T Koschny, and C M Soukoulis, "Unifying approach to left-handed material design", Opt Lett 31, 3620 (2006) [62] J.D Jackson, "Classical Electrodynamics", 3rd ed Wiley & Sons, New York, (1999) [63] R A Depine, and A Lakhtakia, "A new condition to identify isotropic dielectric-magnetic materials displaying negative phase velocity", Mic and Opt Tech Lett 41, 315 (2004) [64] H Liu, Y M Liu, T Li, S M Wang, S N Zhu, and X Zhang, “Coupled magnetic plasmons in metamaterials”,Phys Status Solidi (b) 246, 1397 (2009) [65] N Liu, H Guo, L Fu, S Kaiser, H Schweizer, and H Giessen, “Plasmon Hybridization in Stacked Cut-Wire Metamaterials”, Adv Mater 19, 3628 (2007) [66] A Ourir and H H Ouslimani, “Negative refractive index in symmetric cutwire pair metamaterial”, Appl Phys Lett 98, 113505 (2011) [67] S N Burokur, A Sellier, B Kanté, and A Lustrac, “Symmetry breaking in metallic cut wire pairs metamaterials for negative refractive index”, Appl Phys Lett 94, 201111 (2009) [68] N T Tung, B S Tung, E Janssens, P Lievens, and V D Lam, “Broadband negative permeability using hybridized metamaterials: Characterization, multiple hybridization, and terahertz response”, J Appl Phys 116, 083104 (2014) [69] E Prodan, C Radloff, N J Halas, and P Nordlander, “ A hybridization model for the plasmon response of complex nanostructures”, Science 302, 419 (2003) 137 [70] B Kanté, S N Burokur, A Sellier, A Lustrac de, and J M Lourtioz, "Controlling plasmon hybridization for negative refraction metamaterials", Phys Rev B 79, 075121 (2009) [71] H Liu, D A Genov, D M Wu, Y M Liu, Z W Liu, C Sun, S N Zhu, and X Zhang, “Magnetic plasmon hybridization and optical activity at optical frequencies in metallic nanostructures”, Phys Rev B 76, 073101 (2007) [72] T Q Li, H Liu, T Li, S M Wang, F M Wang, R X Wu, P Chen, S N Zhu, and X Zhang, “Magnetic resonance hybridization and optical activity of GHzs in a chiral metamaterial”, Appl Phys Lett 92, 131111 (2008) [73] T Q Li, H Liu, T Li, S M Wang, J X Cao, Z H Zhu, Z G Dong, S N Zhu, and X Zhang, “Suppression of radiation loss by hybridization effect in two coupled split-ring resonators”, Phys Rev B 80, 115113 (2009) [74] F M Wang, H Liu, T Li, S N Zhu, and X Zhang, “Omnidirectional negative refraction with wide bandwidth introduced by magnetic coupling in a tri-rod structure”, Phys Rev B 76, 075110 (2007) [75] J X Cao, H Liu, T Li, S M Wang, T Q Li, S N Zhu, and X Zhang, “Steering polarization of infrared light through hybridization effect in a trirod structure”, J Opt Soc Am B 26, 96 (2009) [76] D Y Lu, H Liu, T Li, S M Wang, F M Wang, S N Zhu, and X Zhang, “Creation of a magnetic plasmon polariton through strong coupling between an artificial magnetic atom and the defect state in a defective multilayer microcavity”, Phys Rev B 77, 214302 (2008) [77] E Pshenay-Severin, “Design, realization, and characterization of optical negative index metamaterials”, Dissertation (2011) [78] N H Shen, L Zhang, T Koschny, B Dastmalchi, M Kafesaki, and C.M Soukoulis, “Discontinuous design of negative index metamaterials based on mode hybridization”, Appl Phys Lett 101, 081913(2012) [79] V D Lam, J B Kim, Y P Lee, and J Y Rhee, “Dependence of the magnetic-resonance frequency on the cut-wire width of cut-wire pair medium”, Opt Express 15, 16651 (2007) [80] V D Lam, J B Kim, N T Tung, S J Lee, Y P Lee, J Y Rhee, “Dependence of the distance between cut-wire-pair layers on resonance frequencies”, Opt Exp 16, 5934 (2008) [81] https://www.cst.com [82] http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Electronics/Signal +Integrity/ANSYS+HFSS [83] https://www.comsol.com 138 [84] N T Tung, V D Lam, J W Park, V T Thuy, and Y P Lee, “Perfect impedance-matched left-handed behavior in combined metamaterial”, Eur Phys J B 74, 47 (2010) [85] S Zhang, W Fan, N Panoiu, K J Malloy, R M Osgood, and S R J Bruech, “Experimental Demonstration of Near-Infrared Negative-Index Metamaterials”, Phys Rev Lett 95, 137404 (2005) [86] G Dolling, M Wegener, C M Soukoulis and S Linden, “Negative-index metamaterial at 780nm wavelength”, Opt Lett 32, 53 (2006) [87] C M Soukoulis and M Wegener, “Optical Metamaterials-More Bulky and Less Lossy”, Science 330, 1633 (2010) [88] M Choi, S H Lee, Y Kim, S B Kang, J Shin, M H Kwak, K Y Kang, Y H Lee, N P & B Min, “A terahertz metamaterial with unnaturally high refractive index”, Nature 1470, 369 (2011) [89] N Liu, M Mesch, T Weiss, M Hentschel, and H Giessen, “Infrared perfect absorber and its application as plasmonic sensor”, Nano Letters 10, 2342 (2010) [90] Z H Jiang, S Yun, F Toor, D H Werner, and T S Mayer, “Conformal dual-band near-perfectly absorbing mid-infrared metamaterial coating”, ACS nano 5, 4641 (2011) [91] X Liu, T Tyler, T Starr, A F Starr, N M Jokerst, and W J Padilla, “Taming the blackbody with infrared metamaterials as selective thermal emitters”, Phys Rev Lett 107, 45901 (2011) [92] C Wu, I I I Burton Neuner, G Shvets, J John, A Milder, B Zollars, and S Savoy, “Large-area wide-angle spectrally selective plasmonic absorber”, Phys Rev B 84, 075102 (2011) [93] T Weiland, “A discretization method for the solution of Maxwell's equations for six-component fields”, AEÜ 31, 116 (1977) [94] X.Chen, T M.Grzegorczyk, B I.Wu, J.Pacheco, J A.and Kong, "Ro-bust method to retrieve the constitutive effective parameters of metamaterials",Phys Rev E 70, 016608 (2004) [95] N T Tung, V D Lam, J W Park, M H Cho, J Y Rhee, W H Jang, and Y P Lee, "Single-and double-negative refractive indices of combined structure", J Appl Phys 106, 053109 (2009) [96] C G Hu, X Li, Q Feng, X N Chen, and X G Luo, “Investigation on the role of the dielectric loss in metamaterial absorber,” Opt Express 18, 6598 (2010) [97] N T Hien, B S Tung, N T Tuan, N T Tung, Y P Lee, N M An and V D Lam, "Metamaterial-based perfect absorber:polarization insensitivity and broadband", Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotech 5, 025013 (2014) 139 [98] A M Nicolson, G F Ross, “Measurement of the intrinsic properties of materials by time-domain techniques”, Instrum Meas IEEE Trans On 19, 377–382 (1970) [99] V D Lam, N T Tung, M H Cho, J W Park, J Y Rhee, Y P Lee, “Influence of lattice parameters on the resonance frequencies of a cut-wirepair medium”, J Appl Phys 105, 113102 (2009) [100] N T Tung and Y P Lee, T X Hoai and V D Lam, “Impact of geometrical parameters on transmission properties of cut-wire pair structures”, Journal of nonlinear optical physics & materials, 18, 489 (2009) [101] N T Tung, V D Lam, M H Cho, J W Park, S J Lee, W H Jang and Y P Lee, “Effects of the electric component on combined metamaterial structure”, IEEE Trans Magn 45, 4310 (2009) [102] N T Tung, P Lievens, Y P Lee and V D Lam, “Computational studies of a cut-wire pair and combined metamaterials”, Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol 2, 033001 (2011) [103] K Guven, M D Caliskan, and E Ozbay, “Experimental observation of left-handed transmission in a bilayer metamaterial under normal-to-plane propagation”, Optics Express 14, 8685(2006) [104] A O Cakmak, K Guven, and E Ozbay, “Planar bilayer metamaterial with left-handed transmission and negative refraction at GHz frequencies”, Phys Status Solidi B 244, 1188 (2007) [105] N V Dung, Y J Yoo, Y P Lee, N T Tung, B S Tung and V D Lam, “Polarization Dependence of the Metamagnetic Resonance of Cut-wire-pair Structure by Using Plasmon Hybridization”, J Korean Phys Soc 65, 70 (2014) [106] C Hu, L Liu, X N Chen, and X G Luo, Expanding the band of negative permeability of a composite structure with dual-band negative permeability, Opt Express 16, 21544 (2008) [107] Z Wei, Y Cao, J Han, C Wu, Y Fan, and H Li, Broadband negative refraction in stacked fishnet metamaterial, Appl Phys Lett 97, 141901 (2010) [108] C Huang, Z Zhao, Q Feng, J Cui, and X Luo, Metamaterial composed of wire pairs exhibiting dual band negative refraction, Appl Phys B 98, 365 (2010) [109] A C Atre, A García-Etxarri, H Alaeian, and J A Dionne, A broadband negative index metamaterial at optical frequencies, Adv Optical Mater 1, 327 (2013) [110] Y Z Cheng, Y Niea, and R Z Gong, “Broadband 3D isotropic negativeindex metamaterial based on fishnet structure”, Eur Phys J B 85, 62 (2012) 140 [111] N T Tung, D T Viet, B S Tung, N V Hieu, P Lievens, and V D Lam, Broadband negative permeability by hybridized cut-wire pair metamaterials, Appl Phys Express 5, 112001 (2012) [112] L Zhu, F Y Meng, J H Fu, Q Wu, and J Hua, “Multi-band slow light metamaterial,” Opt Exp 20, 4494 (2012) [113] L Solymar and E Shamoina, “Waves in metamaterials,” (Oxford University, 2009) [114] N T Tung, B S Tung, E Janssens, P Lievens, and V D Lam, Broadband negative permeability using hybridized metamaterials: Characterization, multiple hybridization, and terahertz response, J Appl Phys 116, 083104 (2014) [115] Z Wei, Y Cao, J Han, C Wu, Y Fan, and H Li, “Broadband negative refraction in stacked fishnet metamaterial”, Appl Phys Lett 97, 141901 (2010) [116] D H Kwon, D H Werner, A V Kildishev, and V M Shalaev, “Nearinfrared metamaterials with dual-band negative-index characteristics”, Opt Express 15, 1647 (2007) [117] C Hu, L Liu, X N Chen, and X G Luo, “Expanding the band of negative permeability of a composite structure with dual-band negative permeability”, Opt Express 16, 21544 (2008) [118] R S Penciu, M Kafesaki, T Koschny, E N Economou, and C M Soukoulis, “Magnetic response of nanoscale left-handed metamaterial”, Phys Rev B 81, 235111 (2010) [119] J Zhou, T Koschny, M Kafesaki, E N Economou, J B Pendry, and C M Soukoulis, “Saturation of the Magnetic Response of Split-Ring Resonators at Optical Frequencies”, Phys Rev Lett 95, 223902 (2005) [120] Lê Thị Quỳnh, “Nghiên cứu công nghệ chế tạo tính chất giả vật liệu Metamaterial”, Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ 2012, Trường Đại học Quốc Gia Hà Nội [121] P Hoekstra and A Delaney, “Dielectric properties of soils at UHF and GHz frequencies”, J Geophys Res 79, 1699 (1974) [122] K Wangsness, “Electromagnetic Fields”, 2nd Ed., John Wiley & Sons, New York, 383 (1986), Eq (24-42) and (24-43) [123] J W Park, N T Tung, V T T Thuy, V D Lam, Y P Lee, "Strong tie between cut-wire pair and continuous wire in combined structure metamaterials", Opt Commun 284, 919 (2011) [124] G Dolling, M Wegener, C M Soukoulis, and S Linden, “Negative-index metamaterial at 780 nm wavelength”, Opt Lett 32, 53 (2007) 141 [125] C Garcia-Meca, J Hurtado, J Marti, A Martinez, W Dickson, and A V Zayats, “Low-Loss Multilayered Metamaterial Exhibiting a Negative Index of Refraction at Visible Wavelengths”, Phys Rev Lett 106, 067402 (2011) [126] A C Atre, A Garcia-Etxarri, H Alaeian, and J A Dionne, “A Broadband Negative Index Metamaterial at Optical Frequencies” Adv Opt Mater.1, 327 (2013) [127] Shiwei Zhou, Scott Townsend, Yi Min Xie, Xiaodong Huang, Jianhu Shen, and Qing Li, “Design of fishnet metamaterials with broadband negative refractive index in the visible spectrum”, Optics Lett 39, 2415 (2014) [128] X Zhao, K Fan, J Zhang, H R Seren, G D Metcalfe, M Wraback, R D Averitt, X Zhang, “Optically tunable metamaterial perfect absorber on highly flexible substrate”, Sensors and Actuators A: Physical 231, 74 (2015) [129] Maria Maragkou, “Thermally tunable”, Nature Materials 14, 463(2015) [130] H.T Chen, W.J Padilla, J.M.O Zide, A.C Gossard, A.J Taylor, R.D Averitt, “Active terahertz metamaterial devices”, Nature 444, 597 (2006) [131] Tianwei Deng, Ruifeng Huang, Ming-Chun Tang, and Peng Khiang Tan, “Tunable reflector with active magnetic metamaterials”, Opt Express 22, 6287 (2014) [132] M Oszwaldowski and M Zimpel, “Temperature dependence of intrinsic carrier concentration and density of states effective mass of heavy holes in InSb”, J Phys Chem Solids 49, 1179-1185 (1988) [133] R W Cunninghamand J B Gruber, “Intrinsic Concentration and Heavy Hole Mass in InSb” JAP 41, 1804 (1970) [134] J Han, A Lakhtakia, “Semiconductor split-ring resonators for thermally tunable terahertz metamaterials”, Journal of Modern Optics 56, 554 (2009), [135] J G Rivas, C Janke, P H Bolivar and H Kurz, “Transmission of THz radiation through InSb gratings of subwavelength apertures” Opt Exp 13, 847 (2005) [136] W Espe, “Materials of High Vacuum Technology”, Pergamon Press, London, 1968 [137] PT Iwakiglass Indonesia, www.iwakiglassindonesia Manufactured laboratory glassware, [138] K B Alici, E Ozbay, “A planar metamaterial: Polarization independent fishnet structure”, Photon Nanostruct.: Fund Appl 6, 102 (2008) [139] O Madelung, Semiconductors: Group IV Elements and III-V Compounds,(Springer - New York (1991)) 142 [140] S C Howells and L A Schlie, “Transient terahertz reflection spectroscopy of undoped InSb from 0.1 to 1.1 THz” Appl Phys Lett 69, 550 (1996) [141] J Han and A Lakhtakia, “Semiconductor split-ring resonators for thermally tunable terahertz metamaterials”, J Mod Opt 56, 554 (2009) [142] D L Rode, “Electron Transport in InSb, InAs, and InP”, Phys Rev B 3, 3287 (1971) [143] J Zhu, J Han, Z Tian, J Gu, Z Chen, W Zhang, “Thermal broadband tunable Terahertz metamaterials”, Opt Commun 284, 3129 (2011) [144] Q Bai, C Liu, J Chen, C Cheng, M Kang and H T Wang, “Tunable slow light in semiconductor metamaterial in a broad terahertz regime”, J Appl Phys 107, 093104 (2010) [145] W Espe, Materials of High Vacuum Technology, Pergamon Press, London, (1968) [146] B S Tung, N V Dung, B X Khuyen, N T Tung, P Lievens, Y P Lee and V D Lam, “Thermally tunable magnetic metamaterials at THz frequencies”, J Opt 15, 075101 (2013) [147] V D Lam, J B Kim, S J Lee, Y P Lee, “Left-handed behavior of combined and fishnet structures”, J Appl Phys 103, 033107 (2008) 143 PHỤ LỤC Bộ code tính toán đặc tính điện từ (độ từ thẩm, độ điện thẩm, chiết suất) từ phổ truyền qua, phản xạ pha dựa phƣơng pháp truy hồi X D Chen d=5.244*10^(-3); load s11linear.txt; load s21linear.txt; load s11arg.txt; %load file load s21arg.txt; f=s11linear(:,1); f=f*10^9; %nhap f %Tinh ham phan xa va truyen qua for k=1:length(f) s11(k)= s11linear(k,2)*exp((-s11arg(k,2)/180)*i*pi); s21(k)= s21linear(k,2)*exp((-s21arg(k,2)/180)*i*pi); end c = 299792458; k0 = 2*pi*f/c; delta=0.01; %Tinh z va imag(n) for J=1:length(s11) z_cong(J) = sqrt(((1+s11(J))^2-s21(J)^2)/((1-s11(J))^2-s21(J)^2)); %exp(ink0d) expo(J)= s21(J)/(1-s11(J).*((z_cong(J)-1)/(z_cong(J)+1))); %Xet dk z if (abs(real(z_cong(J))) >= delta)&&(real ((z_cong(J)))>0) ||(abs(real(z_cong(J)))0 if abs(nRezIm(t)) [...]... chất chiết suất âm (n < 0) của vật liệu thể hiện ở vùng tần số 4.7 đến 5.2 GHz [1] Kể từ năm 2000 cho đến nay, dựa trên cấu trúc của Smith và cộng sự [1] đã có rất nhiều cấu trúc biến đổi khác được đề xuất và kiểm chứng có thể tạo ra vật liệu Meta có chiết suất âm Có thể kể tên một trong các cấu trúc đó là: cấu trúc kết hợp, cấu trúc fishnet, cấu trúc chữ Φ [56] Để tạo ra chiết suất âm, các cấu trúc. .. lớn hơn đối với vật liệu Meta có 29 " "  nSN chiết suất đơn (  n=  SN(single negative)) Do đó nDN nên hệ số FOM của vật liệu chiết suất âm kép lớn hơn của vật liệu chiết suất âm đơn 1.3 Mô hình lai hóa trong vật liệu Meta Một trong các kết quả nghiên cứu chính của luận án là sử dụng mô hình lai hóa để mở rộng dải tần hoạt động của vật liệu có độ từ thẩm âm và vật liệu chiết suất âm, chính vì vậy... liệu Meta có chiết suất âm có các tính chất đặc biệt và khả năng ứng dụng thực tế kể trên, luận án đã lựa chọn vật liệu này làm đối tượng nghiên cứu chính Để đưa vật liệu Meta có chiết suất âm vào những ứng dụng trong thực tế, còn rất nhiều vấn đề cần được làm rõ và cần nghiên cứu một cách thỏa đáng 15 Cũng như vật liệu Meta khác, vật liệu Meta có chiết suất âm đều được tạo ra dựa trên các cộng hưởng. .. một dải tần rộng [34] hay có thể điều khiển bằng các tác động ngoại vi [35]… 1.1.3 Các hướng nghiên cứu chính của vật liệu Meta Sau các công bố [1, 6, 8] về vật liệu Meta, rất nhiều nhóm đã đi sâu nghiên cứu lĩnh vực mới lạ và đầy hứa hẹn này Thực tế, số lượng các nhà khoa học nghiên cứu về vật liệu Meta và số lượng các công trình nghiên cứu khoa học được công bố liên quan đến vật liệu này đã tăng lên. .. học Vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã thu được nhiều kết quả thú vị ở vùng sóng GHz, trong đó đã có 01 NCS Đỗ Thành Việt bảo vệ thành công luận án tiến sĩ, 02 NCS khác đang thực hiện 1.1.3.2 Vật liệu Meta có chiết suất âm Loại vật liệu Meta được nghiên cứu đầu tiên và nhiều nhất là vật liệu Meta có chiết suất âm Dựa trên ý tưởng ban đầu của Veselago [2], vật liệu chiết suất âm. .. chính là vật liệu Meta có chiết suất âm, việc tìm hiểu cặn kẽ tổng quan về vật liệu này là điều rất cần thiết và được nghiên cứu sinh trình bày ngay trong phần tiếp theo 1.2 Tổng quan về vật liệu Meta có chiết suất âm Hình 1.7 trình bày một giản đồ đơn giản cho phép ta phân loại các vật liệu theo tham số điện từ: độ điện thẩm ε và độ từ thẩm μ Hầu hết các loại vật liệu trong tự nhiên đều có cả hai... thẩm âm Tuy nhiên, giả thuyết này sau đó được mở rộng khi chúng ta hoàn toàn có thể tạo ra vật liệu chiết suất âm mà không cần đồng thời điện thẩm và từ thẩm 17 âm Chi tiết việc giải thích và tính toán để đạt được vùng có chiết suất âm sẽ được trình bày chi tiết trong mục 1.2.4 a) b) Hình 1.8 a) Vật liệu có chiết suất âm hoạt động ở tần số GHz; b) Phổ phản xạ và truyền qua của vật liệu có cấu trúc. . .tham số cấu trúc của ô cơ sở nên có thể làm uốn cong đường đi của sóng điện từ xung quanh một vật thể Vì không có sự phản xạ sóng từ vật nên đối với người quan sát vật này là “tàng hình” (hình 1.4) Như vậy, vật liệu Meta không những có thể có chiết suất âm mà còn là một tập hợp của những mảnh khảm (mosaic) quang học có giá trị chiết suất khác nhau làm uốn cong đường đi sóng... chủ yếu để mở rộng dải hấp thụ của các cấu trúc MPA là kết hợp nhiều cấu trúc hấp thụ đơn lẻ tại các tần số khác nhau trong một ô cơ sở Một trong những kết quả tiêu biểu có thể kể đến là vật liệu MPA gồm nhiều cấu trúc vòng cộng hưởng tại các tần số khác nhau do nhóm của Cummer đề xuất năm 2010 [49] Mô hình của Cummer cho độ hấp thụ 99.9% tại tần số 2.4 GHz với độ rộng dải tần hấp thụ lên tới 30% Một... tiếp cận và các hướng nghiên cứu khác nhau đã xuất hiện, tuy nhiên có hai hướng nghiên cứu đặc biệt được quan tâm đó là: i) vật liệu Meta có chiết suất âm, ii) vật liệu Meta hấp thụ tuyệt đối vì những tính chất và ứng dụng hứa hẹn mà nó mang lại Hình 1.5 Số công trình ISI công bố theo năm [36] 1.1.3.1 Vật liệu Meta hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ Vật liệu Meta hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ (metamaterial ... hợp với mạch cộng hưởng điện Landy đề xuất 01 năm sau [37] Cấu trúc có đơn giản dễ chế tạo hơn, độ hấp thụ lại giảm mạnh từ 99% xuống 78% Cấu trúc sau cải tiến mạch cộng hưởng điện có dạng vòng... Phân bố dòng điện mặt trước mặt sau cấu trúc FN b) mô hình mạch điện LC tần số cộng hưởng từ cấu trúc FN [56] Tần số cộng hưởng từ cấu trúc FN tính toán biểu thức sau: m2  1 1    m2 ( short... điện thẩm từ thẩm chân không Dựa lý thuyết môi trường hiệu dụng, vật liệu Meta thường định nghĩa sau: Vật liệu Meta vật liệu có cấu trúc nhân tạo, bao gồm cấu trúc xếp cách tuần hoàn (hoặc không