NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIALS) HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ Ở VÙNG TẦN SỐ THz

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đặng Hồng Lưu NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIALS) HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ Ở VÙNG TẦN SỐ THz LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đặng Hồng Lưu NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU BIẾN HÓA (METAMATERIALS) HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ Ở VÙNG TẦN SỐ THz Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 9440123 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Vũ Đình Lãm TS Lê Đắc Tuyên Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, hướng dẫn PGS.TS Vũ Đình Lãm TS Lê Đắc Tuyên Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác NGHIÊN CỨU SINH ĐẶNG HỒNG LƯU LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới PGS TS Vũ Đình Lãm TS Lê Đắc Tun Các thầy ln tận tình hướng dẫn, định hướng kịp thời tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn TS Bùi Xuân Khuyến, TS Bùi Sơn Tùng, TS Hoàng Vũ Chung TS Nguyễn Thanh Tùng giúp đỡ động viên q trình thực luận án Tơi xin chân thành cảm ơn thành viên nhóm nghiên cứu vật liệu biến hóa – Viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, NCS Nguyễn Hoàng Tùng, TS Nguyễn Thị Hiền, NCS Nguyễn Văn Cường, NCS Bùi Hữu Nguyên, NCS Nguyễn Văn Dũng giúp đỡ, hỗ trợ suốt thời gian thực đề tài nghiên cứu nhóm Tơi xin gửi tình cảm, u mến lòng biết ơn đến thầy cơ, anh, chị Phòng Vật lý Vật liệu từ Siêu dẫn hết lòng giúp đỡ, chia sẻ động viên tinh thần suốt thời gian làm luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học Vật liệu, Học Viện Khoa học Công nghệ tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất, hỗ trợ kinh phí thủ tục hành suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Sỹ quan Lục quân 1, Khoa Khoa học Tự nhiên nơi công tác tạo điều kiện cho thời gian công việc quan suốt trình thực luận án Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, quan cá nhân giúp đỡ, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án NGHIÊN CỨU SINH ĐẶNG HỒNG LƯU MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG TỔNG QUAN 14 1.1 Giới thiệu chung vật liệu biến hóa 14 1.2 Phân loại vật liệu biến hóa 17 1.3 Lý thuyết môi trường hiệu dụng 22 1.4 Vật liệu biến hóa chiết suất âm 24 1.5 Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ 25 1.5.1 Cấu trúc vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ .25 1.5.2 Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ hoạt động tần số THz .27 1.5.3 Cơ chế hấp thụ sóng điện từ vật liệu biến hóa tần số THz .28 1.6 Hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ vật liệu biến hóa (EIT) 30 1.7 Một số ứng dụng vật liệu biến hóa 33 1.7.1 Siêu thấu kính (super lens) 33 1.7.2 Vật liệu biến hóa ứng dụng tàng hình 34 1.7.3 Vật liệu biến hóa ứng dụng cảm biến .35 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Lựa chọn cấu trúc vật liệu 37 2.2 Phương pháp mô 38 2.3 Phương pháp tính tốn mạch LC tương đương 40 2.4 Xử lý phân tích số liệu 43 2.5 Phương pháp thực nghiệm 44 2.5.1 Phương pháp chế tạo mẫu 45 2.5.2 Đo hình thái học mẫu 45 2.5.3 Đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 46 CHƯƠNG TỐI ƯU CẤU TRÚC VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 48 3.1 Tối ưu hóa cường độ hấp thụ sử dụng cấu trúc hốc cộng hưởng 50 3.1.1 Cấu trúc hốc cộng hưởng 50 3.1.2 Ảnh hưởng tham số cấu trúc lên tính chất hấp thụ vật liệu biến hóa có cấu trúc MAC 53 3.2 Mở rộng dải tần số hoạt động vật liệu biến hóa 56 3.2.1 Mở rộng dải tần hấp thụ vật liệu biến hóa hiệu ứng tương tác 56 3.2.2 Mở rộng dải tần hấp thụ sử dụng hàng rào khuyết mạng .64 3.3 Kết luận 67 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ HOẠT ĐỘNG CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU BIẾN HÓA LÀM CẢM BIẾN 68 4.1 Điều khiển tính chất hấp thụ sóng điện từ kích thích quang 69 4.1.1 Cấu trúc vòng cộng hưởng có rãnh 70 4.1.2 Cấu trúc đĩa tròn bị khoét 72 4.1.3 Điều khiển tần số cường độ hấp thụ 75 4.2 Điều khiển vật liệu biến hóa hấp thụ kích thích nhiệt 77 4.2.1 Tính chất nhiệt vật liệu InSb .77 4.2.2 Điều khiển tần số cường độ hấp thụ cấu trúc vòng cộng hưởng 78 4.3 Ứng dụng vật liệu biến hóa hấp thụ định hướng làm cảm biến 80 4.3.1 Nguyên lý hoạt động cảm biến tần số THz 81 4.3.2 Cấu trúc vật liệu biến hóa cảm biến protein phân tử bò 82 4.3.3 Tính chất quang vật liệu biến hóa .83 4.3.4 Tính chất cảm biến vật liệu biến hóa 84 4.4 Kết luận 89 CHƯƠNG VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ DỰA TRÊN CƠ SỞ HIỆU ỨNG TƯƠNG TÁC TRƯỜNG GẦN VÀ HIỆU ỨNG BABINET 90 5.1 Hấp thụ đa đỉnh dựa tương tác trường gần hiệu ứng EIT 90 5.2 Hấp thụ đa đỉnh dựa khuyết mạng 94 5.3 Nguyên lý Babinet cho ứng dụng hấp thụ dựa tượng EIT 98 5.4 Kết luận 103 KẾT LUẬN CHUNG 104 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .105 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Anh Chữ viết tắt Tiếng Việt Bovin serum albumin BSA Phân tử protein bò Computer simulation technology CST Công nghệ mô máy tính Cut-wire CW Dây bị cắt Cut-wire pair CWP Cặp dây bị cắt Defect metamaterial perfect absorber DMPA Electromagnetically induced transparency EIT Vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đối có khuyết mạng Trong suốt cảm ứng điện từ Fourier-transform infrared spetroscopy FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Guided-mode resonance GMR Cộng hưởng dẫn sóng Metamaterial MM Vật liệu biến hóa Metamaterial absorber MA Vật liệu biến hóa hấp thụ Metamaterial absorber cavity MAC Vật liệu biến hóa hấp thụ dựa hốc cộng hưởng Metamaterial perfect absorber MPA Vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đối Scanning electron microscope SEM Kính hiển vi điện tử quét Split-disk resonator SDR Đĩa cộng hưởng bị khuyết Split-ring resonator SRR Vòng cộng hưởng có rãnh DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 So sánh cấu trúc nguyên tử vật liệu thông thường vật liệu biến hóa: (a) Vật liệu truyền thống cấu tạo từ ngun tử; (b) vật liệu biến hóa hình thành từ cấu trúc cộng hưởng nhân tạo gọi “giả nguyên tử” [3] 15 Hình 1.2 Số báo nghiên cứu vật liệu biến hóa cơng bố hàng năm (11/2018) 17 Hình 1.3 Phân loại vật liệu theo độ điện thẩm ε độ từ thẩm μ 19 Hình 1.4 Sự phân bố điện trường chùm sáng tương tác với vật liệu chiết suất âm[2] 22 Hình 1.5 (a) Vật liệu biến hóa có chiết suất âm hoạt động tần số GHz; (b) Phổ truyền qua Tính chất chiết suất âm (n < 0) vật liệu thể vùng tần số 11 đến 11,6 GHz [15] 25 Hình 1.6 So sánh kết thực nghiệm (đường màu xanh) với mô (đường màu đỏ) sai số xấp xỉ bình quân (nét đứt màu xám) Đồ thị nhỏ thể kết phụ thuộc vào góc sóng đến tới hấp thụ tần số cộng hưởng [36] 26 Hình 1.7 (a) Cấu trúc cộng hưởng; (b) Kết mô phỏng; (c) Kết thực nghiệm [68] 28 Hình 1.8 Phổ hấp thụ mơ (nét đứt) thực nghiệm (nét liền) cấu trúc SRR theo thay đổi chiều dày lớp điện môi [69] .30 Hình 1.9 (a) Giản đồ lượng mơi trường EIT; (b) Phổ hấp thụ môi trường EIT; (c) Chiết suất môi trường EIT với tán sắc mạnh tần số ứng với cực tiểu độ hấp thụ [71] 30 Hình 1.10 (a) Cấu trúc vật liệu MM; (b) Phần thực phần ảo đầu dò điện trường Ex đặt khoảng cách 10 nm cách đầu CW dọc (mũi tên màu đỏ hình 1.15a) [80] 32 Hình 1.11 Nguyên tắc hoạt động siêu thấu kính dựa vật liệu biến hóa [31] 33 Hình 1.12 Sự truyền ánh sáng môi trường (a) chiết suất dương thông thường; (b) chiết suất âm; (c) chiết suất âm hội tụ ánh sáng [31] .34 Hình 1.13 (a) Vật liệu biến hóa có chiết suất thay đổi bao quanh vật cần tàng hình; (b) Nguyên lý hoạt động của áo chồng tàng hình [9] .34 Hình 2.1 Sơ đồ trình nghiên cứu vật liệu biến hóa 37 Hình 2.2 (a) Ơ sở cấu trúc CWP; (b) Mạch điện LC tương đương; (c) (d) Chiều dòng điện tương ứng trường hợp cộng hưởng từ cộng hưởng điện [91] 42 Hình 2.3 (a) Mặt cắt (b) ảnh SEM mẫu chế tạo 46 Hình 3.1 Q trình tối ưu hóa cấu trúc vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ 48 Hình 3.2 (a) Cấu trúc sở với tham số cấu trúc (b) Sự phụ thuộc tần số hấp thụ vào bán kính đĩa tròn 49 Hình 3.3 (a) Cấu trúc MA; (b) Cấu trúc MAC; (c) So sánh phổ hấp thụ cấu trúc MA MAC .50 Hình 3.4 Phân bố từ trường MAC; (a) Tại tần số 15.77 THz; (b) 18.43 THz 51 Hình 3.5 Phân bố mật độ dòng điện MAC; (a, c) Trên lớp kim loại thứ nhất; (b, d) Trên lớp kim loại thứ ba, tần số 15,77 THz (a, b) 18,43 THz (c, d) 52 Hình 3.6 Phân bố lượng tổn hao MAC: (a, e) Trên lớp kim loại thứ nhất; (b, f) Trên lớp điện môi thứ hai; (c, g) Trên lớp kim loại thứ ba, tần số 15,77 THz (a- d) 18,43 THz (e- h) 53 Hình 3.7 Sự phụ thuộc tần số cộng hưởng cường độ hấp thụ vào thay đổi giá trị (a) w1 (b) w2 54 Hình 3.8 Sự phụ thuộc tỷ lệ bán kính đĩa tròn tâm đến tần số cộng hưởng cường độ hấp thụ .55 Hình 3.9 (a) Cấu trúc MA; (b) Cấu trúc đĩa tròn, chu kỳ a = 24 µm; chiều dày lớp vàng tm = 0,1 µm; chiều dày lớp điện mơi td = 0,8 µm; độ điện thẩm  = 3,1 57 Hình 3.10 Phổ hấp thụ MPA (5 đĩa tròn) so với MA (9 đĩa tròn) bán kính đĩa R = RC = 2,7µm .57 Hình 3.11 Sự phân bố mật độ dòng điện bề mặt; (a-c) Trên lớp kim loại thứ nhất; (df) Lớp kim loại thứ ba, tần số: (a, d) 14,6 THz; (b, e) 15,4 THz; (c, f) 15,8 THz 58 Hình 12 (a-c) Phân bố từ trường MPA; (d-f) Phân bố điện trường MPA tần số: (a, d) 14,6 THz; (b, e) 15,4 THz; (c, f) 15,8 THz 59 Hình 3.13 Mạch điện tương đương MPA; (a) tương ứng với tần số f 2, f3 theo phân bố điện trường hình 3.12(e)-(f); (b) tương ứng với tần số f1 theo phân bố điện trường hình 3.12(d) 60 Hình 3.14 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ MPA vào bán kính: (a) Bán kính đĩa xung quanh R; (b) Bán kính đĩa trung tâm RC 61 Hình 3.15 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ vật liệu MPA vào khoảng cách:(a) w1; (b) w2 .63 Hình 16 Phổ hấp thụ MPA ứng với R = RC = µm, w1 = µm w2 = 7,5 µm 63 Hình 3.17 (a) Cấu trúc ô sở; (b) phổ hấp thụ cấu trúc MA với kích thước khác 64 Hình 3.18 (a) (b) Cấu trúc với hàng rào khuyết mạng khác phổ hấp thụ cấu trúc tương ứng 65 Hình 3.19 Phổ hấp thụ thực nghiệm, tính tốn mơ cấu trúc hàng rào khuyết mạng 66 Hình 3.20 Phổ hấp thụ cấu trúc MA tần số THz với hai hàng rào khuyết mạng 66 Hình 4.1 Sự phụ thuộc độ dẫn phần thực độ điện thẩm VO vào tần số plasma 69 Hình 4.2 (a) Hình ảnh mơ tả MPA cấu trúc SRR; (b) Sơ đồ mạch điện tương đương cấu trúc SRR .71 Hình 4.3 (a) Hình ảnh mơ dòng điện hai lớp kim loại cấu trúc SRR; (b) Kết tính tốn mơ phổ hấp thụ cấu trúc SRR mặt kim loại phía đế kim loại vàng 72 Hình 4.4 (a) Cấu trúc đĩa tròn bị khoét; (b) Sơ đồ mạch điện tương đương 73 Hình 4.5 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ cấu trúc SDR vào bán kính phần đĩa bị khuyết 73 Hình 4.6 Phân bố dòng điện bề mặt mặt (a) mặt (b) 10,8 THz Phân bố điện trường (c) từ trường (d) MMA 10,8 THz MPA cấu trúc SDR R2 = 74 Hình 4.7 Phân bố dòng điện bề mặt, cường độ điện trường từ trường đĩa bị khuyết MPA 15,6 THz (a-c) 22,6 THz (d-f) R2=4,8 µm .75 Hình Cường độ hấp thụ MPA cấu trúc SRR phụ thuộc vào độ dẫn VO 76 Hình Cường độ hấp thụ tần số hấp thụ MPA có cấu trúc SDR phụ thuộc vào độ dẫn VO2 76 Hình 10 Sự phụ thuộc tần số plasma nồng độ hạt tải vào nhiệt độ vật liệu InSb 78 Hình 11 (a) Vật liệu MPA cấu trúc SRR kết hợp với InSb; (b) Sơ đồ mạch điện tương đương 79 Hình 12 Tần số độ hấp thụ MPA thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ 80 Hình 13 (a) Minh họa mẫu MM; (b) Mặt cắt mẫu; (c) Ảnh SEM mẫu 83 Hình 4.14 Kết (a) đo đạc; (b) Mơ phổ truyền qua MM; (c) Mô phân bố điện từ MM mode kích thích M1 M2 Thang đo màu hình 4.14(c) biểu diễn tăng cường trường điện trường từ so với trường điện từ 106 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Các báo thuộc danh mục tạp chí ISI Manh Cuong Tran, Dinh Hai Le, Van Hai Pham, Hoang Tung Do, Dac Tuyen Le, Hong Luu Dang, and Dinh Lam Vu, Controlled Defect Based Ultra Broadband Full-sized Metamaterial Absorber, Scientific Reports 8, 9523 (2018) Tung S Bui, Thang D Dao, Luu H Dang, Lam D Vu, Akihiko Ohi, Toshihide Nabatame, YoungPak Lee, Tadaaki Nagao, and Chung V Hoang, Metamaterialenhanced vibrational absorption spectroscopy for the detection of protein molecules, Scientific Reports 6, 32123 (2016) Dang Hong Luu, Bui Son Tung, Bui Xuan Khuyen, Le Dac Tuyen and Vu Dinh Lam, Multi-band absorption induced by near-field coupling and defects in metamaterial, Optik - International Journal for Light and Electron Optics 156, 811816 (2018) H L Dang, V C Nguyen, D H Le, H T Nguyen, M C Tran, D T Le, and D L Vu, Broadband metamaterial perfect absorber obtained by coupling effect, Journal of Nonlinear Optical Physics and Materials, 26(3), 1750036 (2017) Các báo thuộc danh mục tạp chí Scopus H L Dang, H T Nguyen, V D Nguyen, S T Bui, D T Le, Q M Ngo, and D L Vu, Cavity induced perfect absorption in metamaterials, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology 7(1), 015015 (2016) Dang Hong Luu, Nguyen Van Dung, Pham Hai, Trinh Thi Giang, Vu Dinh Lam, Switchable and tunable metamaterial absorber in THz frequencies, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 1, 65-68 (2016) Các báo kỷ yếu hội nghị Dang Hong Luu, Trinh Thi Giang, Nguyen Van Cuong, Le Dinh Hai, Le Dac Tuyen, and Vu Dinh Lam, Optically manipulated metamaterial absorber in THz frequencies, Proceeding of the 8th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN-2016), 209-213 (2016) 107 Dang Hong Luu, Pham The Linh, Nguyen Van Cuong, Tran Manh Cuong, Le Dac Tuyen, Vu Dinh Lam, Visible metamaterial absorber with hexagonal structutre, Tuyển tập hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS 2017), 68-71 (2017) Trần Mạnh Cường, Lê Đình Hải, Đặng Hồng Lưu, Lê Đắc Tuyên, Vũ Đình Lãm, Ultra broadband and polarization-insensitive metamaterial THz absorber full-sized structure using meta via wall, Tuyển tập hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS 2017), 408-411 (2017) 10 Đặng Hồng Lưu, Bùi Sơn Tùng, Trịnh Thị Giang, Phạm Thế Linh, Nguyễn Văn Cường, Trần Mạnh Cường, Bùi Xuân Khuyến, Lê Đắc Tuyên, Vũ Đình Lãm, Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ dựa hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ, Tuyển tập hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS 2017), 38-41 (2017) 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Trang, “Nghiên cứu khả điều khiển tần số biên độ cộng hưởng vật liệu biến hóa (metamaterial)”, Luận án Tiến sĩ, Học viện Khoa học Công nghệ (2017) [2] Nguyễn Thị Hiền, “Nghiên cứu ảnh hưởng tham số cấu trúc lên dải tần làm việc vật liệu meta có chiết suất âm”, Luận án Tiến sĩ, Học viện Khoa học Công nghệ (2016) [3] Đỗ Thành Việt, “Nghiên cứu chế tạo tính chất hấp thụ tuyệt đối sóng viba vật liệu meta (metamaterials)”, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (2015) [4] V G Veselago, “The Electrodynamics of Substance with Simultaneously Negative Values of ε and μ”, Sov Physi Usp 10, 509 (1968) [5] 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) [6] J Pendry, A Holden, D Robbins, and W Stewart, “Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena”, Trans Microw Theory Tech 47, 2075 (1999) [7] 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) [8] N Fang, H Lee, C Sun, and X Zhang, “Sub–diffraction-limited optical imaging with a silver superlens”, Science 308, 534–537 (2005) [9] J B Pendry, D Schurig, D R Smith, “Controlling electromagnetic fields,”, Science 312, 1780 (2006) [10] 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) [11] H J Lee, and J G Yook, "Biosensing using split-ring resonators at microwave regime", Appl Phys Lett 92, 254103 (2008) [12] K George, X Aggelos, S Alexandros, M Vamvakaki, M Farsari, M Kafesaki, C M Soukoulis, and E N Economou, "Three-Dimensional Infrared 109 Metamaterial with Asymmetric Transmission", ACS Photonics, 2, 287 (2015) [13] 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) [14] D Shrekenhamer, W C Chen, and W J Padilla, “Liquid Crystal Tunable Metamaterial Absorber”, Phys Rev Lett 110, 177403 (2013) [15] R A Shelby, D R Smith, S C Nemat-Nasser, and S Schultz, “Microwave transmission through a two-dimensional, isotropic, left-handed metamaterial”, Appl Phys Lett 78, 489 (2001) [16] 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) [17] 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”, Sens Actuator A-Phys 231, 74 (2015) [18] T Deng, R Huang, M.-C Tang, and P K Tan, “Tunable reflector with active magnetic metamaterials”, Opt Express 22, 6287 (2014) [19] S A Ramakrishna, T M Grzegorczyk, “Physics and Applications of Negative refractive index Materials”, Taylor & Francis Group, LLC (2009) [20] A Ourir and H H Ouslimani, “Negative refractive index in symmetric cutwire pair metamaterial”, Appl Phys Lett 98, 113505 (2011) [21] 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) [22] 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) [23] 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) [24] F M Wang, H Liu, T Li, S N Zhu, and X Zhang, “Omnidirectional negative 110 refraction with wide bandwidth introduced by magnetic coupling in a tri-rod structure”, Phys Rev B 76, 075110 (2007) [25] 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) [26] 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) [27] 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) [28] R W Ziolkowski, "Pulsed and CWGaussian beam interactions with dou-ble negative metamaterial slabs", Opt Express 11, 662 (2003) [29] 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 negative-index materials at optical frequencies”, Nat Photonics 5, 239 (2011) [30] Z Y Duan, “Research progress in reversed Cherenkov radiation in doublenegative Metamaterials”, Progress In Electromagnetics Research, PIER 90, 75 (2009) [31] J B Pendry, “Negative refraction makes a perfect lens”, Phys Rev Lett 85, 3966 (2000) [32] D Schurig, J J Mock, B J Justice, S A Cummer, J B Pendry, A F Starr, and D R Smith, “Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies”, Science 314, 977 (2006) [33] T Driscoll, H T Kim, B G Chae, B J Kim, Y W Lee, N M Jokerst, S Palit, D R Smith, M Di Ventra, and D N Basov, “Memory metamaterials”, Science 325, 1518 (2009) [34] M S Jang and H Atwater, “Plasmonic rainbow trapping structures for light localization and spectrum splitting”, Phys Rev Lett 107, 207401 (2011) [35] C Wu, A B Khanikaev, and G Shvets, “Broadband slow light metamaterial based on a double-continuum Fano resonance”, Phys Rev Lett 106, 107403 (2011) 111 [36] N Landy, S Sajuyigbe, J Mock, D Smith, W Padilla, “Perfect metamaterial absorber”, Phys Rev Lett.100, 207402 (2008) [37] J M Hao, L Zhou, and M Qiu, “Nearly total absorption of light and heat generation by plasmonic metamaterials”, Phys Rev B 83 (16), 12 (2011) [38] D N Woolf, E A Kadlec, D Bethke, A D Grine, J J Nogan, J G Cederberg, D B Burckel, T S Luk, E A Shaner, and J M Hensley, “High-efficiency thermophotovoltaic energy conversion enabled by a metamaterial selective emitter”, Optica 5, 213 (2018) [39] W Wang, K Wang, Z Yang et al., “Experimental demonstration of an ultraflexible metamaterial absorber and its application in sensing”, J Phys D: Appl Phys 50, 135108 (2017) [40] B S Tung, B X Khuyen, Y J Yoo, J Y Rhee, K W Kim, V D Lam, and Y P Lee, “Reversibly-propagational metamaterial absorber for sensing application”, Mod Phys Lett B 32, 1850044 (2018) [41] F Fitzek, R H Rasshofer, E M Biebl “Metamaterial matching of highpermittivity coatings for 79 GHz radar sensors” In: Proceedings of 2010 European Microwave Conference (EuMC) London: Horizon House Publications Ltd., 1401–1404 (2010) [42] 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) [43] W S Lee, H L Lee, K S Oh, and J W Yu, “Metamaterial metal-based bolometers”, Appl Phys Lett 100, (2012) [44] W S Lee, H L Lee, K S Oh, and J W Yu, “Uniform magnetic field distribution of a spatially structured resonant coil for wireless power transfer” Appl Phys Lett 100 214105 (2012) [45] J D Jackson, “Classical Electrodynamics”, rd John Wiley & Sons, New York, 1999 [46] R S Anantha and T M Grzegorczyk, “Physics and Applications of Negative Refractive Index Materials Physics and Applications of Negative Refractive Index Materials” CRC Press, New York, 2009 112 [47] L D Landau, E M Lifshitz, and L P Pitaevskiii, “Electrodynamics of Continuous Media” Pergamon, New York, 1984 [48] J Sucher, “Magnetic dipole transitions in atomic and particle physics: ions and psions,” Rep Prog Phys 41, 1781 (1978) [49] J Garnett, “Colours in metal glasses and in metallic films”, Phil Trans R Soc Lond 203, 636(1904) [50] 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) [51] B A Slovick, Z G Yu, S Krishnamurthy, “Generalized effective-medium theory formetamaterials”, Phys Rev B 89, 155118 (2014) [52] S Yagitani, K Katsuda, M Nojima, Y Yoshimura, and H Sugiura, “Imaging radio-frequency power distributions by an EBG absorber”, IEICE Trans Commun E94-B, 2306 (2011) [53] Y Zhang, Junming Zhao, Jie Cao, and B Mao, “Microwave Metamaterial Absorber for Non-Destructive Sensing Applications of Grain”, Sensors 18, 1912 (2018) [54] B S Tung, B X Khuyen, N V Dung, V D Lam, Y H Kim, H Cheong, and Y P Lee, “Multi-band near-perfect absorption via the resonance excitation of dark meta-molecules”, Opt Commun 356, 362 (2015) [55] N V Dung, B S Tung, B X Khuyen, Y J Yoo, Y J Kim, J Y Rhee, V D Lam, and Y P Lee, “Simple metamaterial structure enabling triple-band perfect absorber”, J Phys D: Appl Phys 48, 375103 (2015) [56] Y J Kim, J S Hwang, Y J Yoo, B X Khuyen, X Chen, and Y P Lee, "Triple-band metamaterial absorber based on single resonator", Curr Appl Phys 17, 1260 (2017) [57] Y J Kim, J S Hwang, Y J Yoo, B X Khuyen, J Y Rhee, X Chen, and Y P Lee, “Ultrathin microwave metamaterial absorber utilizing embedded resistors”, J Phys D: Appl Phys 50, 405110 (2017) [58] B S Tung, B X Khuyen, Y J Kim, V D Lam, K W Kim, and Y P Lee, “Polarization-independent, wide-incident angle and dual-band perfect absorption, based on near-field coupling in a symmetric metamaterial”, Sci 113 Rep 7, 11507 (2017) [59] H B Xu, S W Bie, Y S Xu, W Yuan, Q Chen and J J Jiang, “Broad bandwidth of thin composite radar absorbing structures embedded with frequency selective surfaces”, Compos A 80, 111 (2016) [60] W Wang, Y Qu, K Du, S Bai, J Tian, M Pan, H Ye, M Qiu and Q Li, “Broadband optical absorption based on single-sized metal-dielectric-metal plasmonic nanostructures with high-ε″ metals”, Appl Phys Lett 110, 101101 (2017) [61] S Jacob, D Guangwu, Z Xiaoguang and R D Averitt, “Terahertz metamaterial perfect absorber with continuously tunable air spacer layer”, Appl Phys Lett 113 061113 (2018) [62] Y Zhang, J Duan, B Zhang, W Zhang and W Wang, “A flexible metamaterial absorber with four bands and two resonators”, J Alloys Compd 705 262 (2017) [63] D Hasan, P Pitchappa, J Wang, T Wang, B Yang, C P Ho, and C Lee, “Novel CMOS-compatible Mo–AlN–Mo platform for metamaterial-based midIR absorber”, ACS Photonics 4, 302 (2017) [64] M Tonouchi, “Cutting-edge terahertz technology,” Nat Photonics 1, 97 (2007) [65] S Borri, P Patimisco, A Sampaolo, H E Beere, D A Ritchie, M S Vitiello, G Scamarcio, and V Spagnolo, “Terahertz quartz enhanced photoacoustic sensor,” Appl Phys Lett 103, 021105 (2013) [66] H Tao, W J Padilla, X Zhang, and R D Averitt, “Recent progress in electromagnetic metamaterial devices for Terahertz applications,” IEEE J Sel Top Quantum Electron 17, 92 (2011) [67] G P Williams, “Filling the thz gap – high power sources and applications”, Rep Progr Phys 69, 301 (2006) [68] H Tao, N I Landy, C M Bingham, X Zhang, R D Averitt, W J Padilla, “A metamaterial absorber for the terahertz regime: design, fabrication and characterization”, Opt Express 16, 7181 (2008) [69] G Duan, J Schalch, X Zhao, J Zhang, R D Averitt, and X Zhang, “Identifying the perfect absorption of metamaterial absorbers” Phys Rev B, 114 97(3), 035128 (2018) [70] A K Azad, A J Taylor, E Smirnova, and J F O’Hara, “Characterization and analysis of terahertz metamaterials based on rectangular split-ring resonators”, Appl Phys Lett 92, 011119 (2008) [71] S E Harris, J.E Field, A Imamoglu, “Nonlinear optical processes using electromagnetically induced transparency”, Phys Rev Lett 64, 1107–1110 (1990) [72] S E Harris, “Electromagnetically Induced Transparency”, Phys Today 50, 36–42 (1997) [73] P Mandel, “Electromagnetically Induced Transparency: Answering a Question of Romain”, Hyperfine Interact 135, 223–231 (2001) [74] M Fleischhauer, A Imamoglu, J.P Marangos, “Electromagnetically induced transparency: Optics in coherent media”, Rev Mod Phys 77, 633–673 (2005) [75] L.V Hau, S.E Harris, Z Dutton, C.H Benroozi, “Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas”, Nature 397, 594–598 (1999) [76] M Fleischhauer, M.D Lukin, “Dark-State Polaritons in Electromagnetically Induced Transparency”, Phys Rev Lett 84, 5094–5097 (2000) [77] C Liu, Z Dutton, C.H Behroozi, L.V Hau, “Observation of coherent optical information storage in an atomic medium using halted light pulses”, Nature 409, 490–493 (2001) [78] C.L Garrido-Alzar, M.A.G Martinez, P Nussensveig, “Classical analog of electromagnetically induced transparency”, Am J Phys 70, 37–41 (2002) [79] V.A Fedotov, M Rose, S.L Prosvirnin, N Papasimakis, N.I Zheludev, “Sharp Trapped-Mode Resonances in Planar Metamaterials with a Broken Structural Symmetry”, Phy Rev Lett 99, 147401 (2007) [80] S Zhang, D.A Genov, Y Wang, M Liu, X Zhang, “Plasmon-induced transparency in metamaterials”, Phys Rev Lett 101, 047401 (2008) [81] W Cao, R Singh, C.H Zhang, J.G Han, M Tonouchi, W.L Zhang, “Plasmon-induced transparency in metamaterials: Active near field coupling between bright superconducting and dark metallic mode resonators”, Appl Phys Lett 103(5), 101106 (2013) [82] R Singh, C Rockstuhl, F Lederer, and W.L Zhang, “Coupling between a dark 115 and a bright eigenmode in a terahertz metamaterial”, Phys Rev B 79, 085111 (2009) [83] D.R Chowdhury, R Singh, A.J Taylor, H.T Chen, and A.K Azad, Appl Phys Lett 102(5), 011122 (2013) [84] H.-H Hsiao, C H Chu, and D P Tsai, “Fundamentals and Applications of Metasurfaces,” Small Methods 1, 1600064 (2017) [85] N I Zheludev and E Plum, “Reconfigurable nanomechanical photonic metamaterials,” Nat Nanotechnol 11, 16 (2016) [86] “3D EM Field Simulation - CST Computer Simulation Technology.” [Online] Available: http://www.cst.com/ [Accessed: 23-Dec-2012] [87] “ANSYS HFSS.” [Online] Available: http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Electromagnetics/Hi gh Performance+Electronic+Design/ANSYS+HFSS [Accessed: 23-Dec2012] [88] “Multiphysics Modeling and Simulation Software.” [Online] Available: http://www.comsol.com/ [Accessed: 23-Dec-2012] [89] T Weiland, “A discretization method for the solution of Maxwell's equations for six-component fields”, AEÜ 31, 116 (1977) [90] 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– 6603 (2010) [91] J Zhou, E N Economon, T Koschny, and C M Soukoulis, "Unifying approach to left-handed material design", Opt Lett 31, 3620 (2006) [92] V D Lam, J B Kim, S J Lee, 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 15,16651–16656 (2007) [93] V D Lam, J B Kim, N T Tung, S J Lee, Y P Lee, and J Y Rhee, “Dependence of the distance between cut-wire-pair layers on resonance frequencies”, Opt Express 16, 5934–5941 (2008) [94] Y Q Pang, Y J Zhou, and J Wang, “Equivalent circuit method analysis of the influence of frequency selective surface resistance on the frequency response of metamaterial absorbers”, J Appl Phys 110, 023704 (2011) 116 [95] X Chen, T M Grzegorczyk, B I.Wu, J Pacheco, and J A Kong, "Ro-bust method to retrieve the constitutive effective parameters of metamaterials", Phys Rev E 70, 016608 (2004) [96] 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) [97] H Tao, C M Bingham, A C Strikwerda, D Pilon, D Shrekenhamer, N I Landy, K Fan, X Zhang, W J Padilla, and R D Averitt, “Highly flexible wide angle of incidence terahertz metamaterial absorber: Design, fabrication, and characterization,” Phys Rev B 78, 241103 (2008) [98] Y Cheng and H Yang, “Design, simulation, and measurement of metamaterial absorber,” J Appl Phys 108, 034906 (2010) [99] N Liu, M Mesch, T Weiss, M Hentschel, and H Giessen, “Infrared perfect absorber and its application as plasmonic sensor”, Nano Lett 10, 2342–2348 (2010) [100] 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, 4641–4647 (2011) [101] D T Viet, Hien, N T., Tuong, P V., Minh, N Q., Trang, P T., Le, L N., & Lam, V D “Perfect absorber metamaterials: peak, multi-peak and broadband absorption”, Opt Commun 322, 209-213(2014) [102] N Van Dung, B S Tung, B X Khuyen, Y J Yoo, Y J Kim, J Y Rhee, and Y P Lee, “Simple metamaterial structure enabling triple-band perfect absorber”, Journal of Physics D: Applied Physics, 48(37), 375103 (2015) [103] B X Khuyen, B S Tung, Y J Yoo, Y J Kim, V D Lam, J G Yang and Y P Lee, “Ultrathin metamaterial-based perfect absorbers for VHF and THz bands”, Curr Appl Phys 16, 1009 (2016) [104] Y J Kim, J S Hwang, B X Khuyen, B S Tung, K W Kim, J Y Rhee, L.-Y Chen, and Y P Lee, “Flexible ultrathin metamaterial absorber for wide frequency band, based on conductive fibers”, Sci Tech Adv Mater 19, 711 (2018) [105] S Liu, H Chen and T J Cui, “A broadband terahertz absorber using multi- 117 layer stacked bars”, Appl Phys Lett 106, 151601 (2015) [106] B X Khuyen, B S Tung, Y J Kim, J S Hwang, K W Kim, J Y Rhee, V D Lam, Y H Kim and Y P Lee, “Ultra-subwavelength thickness for dual/triple-band metamaterial absorber at very low frequency”, Sci Rep 8, 11632 (2018) [107] Y Xie, X Fan, Y Chen, J D Wilson, R N Simons and J Q Xiao, “A subwavelength resolution microwave/6.3 GHz camera based on a metamaterial absorber”, Sci Rep 7, 40490 (2017) [108] N T Tung, J W Park, Y P Lee, V D Lam, W H Jang, “Detailed numerical study of cut-wire pair structures”, J Korean Phys Soc 56(4), 12911297 (2010) [109] D Pozar, “Microwave Engineering 4th edition”, Wiley, New York, p.284 (2012) [110] H Tao, Landy, N I., Bingham, C M., Zhang, X., Averitt, R D., & Padilla, W J., “A metamaterial absorber for the terahertz regime: Design, fabrication and characterization”, Opt Express 16(10), 7181-7188 (2008) [111] Wen, Q Y., Zhang, H W., Xie, Y S., Yang, Q H., & Liu, Y L., “Dual band terahertz metamaterial absorber: Design, fabrication, and characterization”, Appl Phys Lett 95(24), 241111 (2009) [112] Y Zhang, Feng, Y., Zhu, B., Zhao, J., and T Jiang, “Graphene based tunable metamaterial absorber and polarization modulation in terahertz frequency”, Opt Express, 22(19), 22743-22752 (2014) [113] B X Wang, Wang, L L., Wang, G Z., Huang, W Q., Li, X F., and X Zhai, “Frequency continuous tunable terahertz metamaterial absorber”, J Light Technol 32(6), 1183-1189 (2014) [114] 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”, Sens Actuator A-Phys 231, 74 (2015) [115] M Maragkou, “Thermally tunable”, Nat Mater 14, 463(2015) [116] 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) [117] T Deng, R Huang, M.-C Tang, and P K Tan, “Tunable reflector with active 118 magnetic metamaterials”, Opt Express 22, 6287 (2014) [118] H T Chen, O'hara, J F., Azad, A K., Taylor, A J., Averitt, R D., Shrekenhamer, D B., and W J Padilla, “Experimental demonstration of frequency-agile terahertz metamaterials”, Nat Photonics 2(5), 295-298 (2008) [119] B Zhang, and M Kahrizi, “High-temperature resistance fiber Bragg grating temperature sensor fabrication”, IEEE Sens J 7(4), 586-591(2007) [120] H Chiriac, M Tibu, Moga, A E., & Herea, D D “Magnetic GMI sensor for detection of biomolecules”, J Magn Magn Mater 293(1), 671-676 (2005) [121] P W Barone, Baik, S., Heller, D A., and M S Strano, “Near-infrared optical sensors based on single-walled carbon nanotubes”, Nat Mater 4(1), 86 (2005) [122] H Yoshida, Ogawa, Y., Kawai, Y., Hayashi, S., Hayashi, A., Otani, C., and K Kawase, “Terahertz sensing method for protein detection using a thin metallic mesh”, Appl Phys Lett 91(25), 253901 (2007) [123] P Rapp, Mesch, M., Giessen, H., & Tarín, C., “Regression methods for ophthalmic glucose sensing using metamaterials”, J Elec Comp Eng 2011, (2011) [124] F Alves, D Grbovic, B Kearney, N V Lavrik, and G Karunasiri, "Bimaterial terahertz sensors using metamaterial structures", Opt Express 21, 13256-13271 (2013) [125] L Cong, Tan, S., Yahiaoui, R., Yan, F., Zhang, W., and Singh, R, “Experimental demonstration of ultrasensitive sensing with terahertz metamaterial absorbers: A comparison with the metasurfaces”, Appl Phys Lett., 106(3), 031107 (2015) [126] Ebrahimi, A., Withayachumnankul, W., Al-Sarawi, S., & Abbott, D “Highsensitivity metamaterial-inspired sensor for microfluidic dielectric characterization”, IEEE Sens J 14(5), 1345-1351 (2014) [127] Rawat, V., Dhobale, S., & Kale, S N., “Ultra-fast selective sensing of ethanol and petrol using microwave-range metamaterial complementary split-ring resonators”, J Appl Phys 116(16), 164106 (2014) [128] A V Kildishev, Boltasseva, A., and V M Shalaev, “Planar photonics with 119 metasurfaces”, Science 339(6125), 1232009 (2013) [129] Y Ma, H W Zhang, Y Li, Y Wang, and W Lai “Terahertz sensing application by using fractal geometry of ring resonators” Prog Electromagn Res 138, 407–419 (2013) [130] L Xie, W Gao, J, Shu, Y Ying, and J Kono, “Extraordinary sensitivity enhancement by metasurfaces in terahertz detection of antibiotics”, Sci Rep 5, 8671 (2015) [131] H Yoneyama, M Yamashita, S Kasai, K Kawase, R Ueno, H Ito, and T Ouchi, “Terahertz spectroscopy of native-conformation and thermally denatured bovine serum albumin (BSA)”, Phys Med Biol 53, 3543 (2008) [132] J Nishizawa, “Development of THz wave oscillation and its application to molecular sciences”, Proc Jpn Acad., Ser B 80, 74–81 (2004) [133] J R Lakowicz, C D Geddes, I Gryczynski, J Malicka, Z Gryczynski, K Aslan, J Lukomska, E Matveeva, J Zhang, R Badugu, and J Huang, “Advances in surface-enhanced fluorescence”, J Fluorescence 14, 425–441 (2004) [134] G Han, D Weber, F Neubrech, I Yamada, M Mitome, Y Bando, A Pucci, and T Nagao, “Infrared spectroscopic and electron microscopic characterization of gold nanogap structure fabricated by focused ion beam” Nanotechnology 22, 275202 (2011) [135] F Neubrech, D Weber, J Katzmann, C Huck, A Toma, E D Fabrizio, A Pucci, and T Härtling, “Infrared optical properties of nanoantenna dimers with photochemically narrowed gaps in the 5nm regime” ACS Nano 6, 7326–7332 (2012) [136] F Neubrech, A Pucci, T W Cornelius, S Karim, A García-Etxarri, and J Aizpurua, “Resonant plasmonic and vibrational coupling in a tailored nanoantenna for infrared detection”, Phys Rev Lett 101, 157403 (2008) [137] C V Hoang, M Oyama, O Saito, M Aono, and T Nagao, “Monitoring the presence of ionic mercury in environmental water by plasmon-enhanced infrared spectroscopy”, Sci Rep 3, 1175 (2013) [138] C Wu, A B Khanikaev, R Adato, N Arju, A A Yanik, H Altug, and G Shvets,“Fano-resonant asymmetric metamaterials for ultrasensitive 120 spectroscopy and identifcation of molecular monolayers”, Nat Mater 11, 69– 75 (2011) [139] A Ishikawa and T Tanaka, “Metamaterial absorbers for infrared detection of molecular self-assembled monolayers”, Sci Rep 5, 12570 (2015) [140] R Taubert, M Hentschel, J Kastel, and Harald Giessen, “Classical Analog of Electromagnetically Induced Absorption in Plasmonics”, Nano Lett 12, 1367 (2012) [141] S Song, F Sun, Q Chen, and Y Zhang, “Narrow-linewidth and hightransmission terahertz bandpass filtering by metallic gratings”, IEEE Trans Terahertz Sci Technol (1) 131–136 (2015) [142] Y Sun, H Chen, X Li, and Z Hong, “Electromagnetically induced transparency in planar metamaterials based on guided mode resonance”, Opt Commun 392 (Suppl C) 142–146 (2017) [143] H Chen, J Liu, and Z Hong, “Guided mode resonance with extremely high q-factors in terahertz metamaterials”, Opt Commun 383 (Supplement C) 508–512 (2017) [144] Z Yu, H Che, J Liu, X Jing, X Li, Z Hong, “Guided mode resonance in planar metamaterials consisting oftwo ring resonators with different sizes, Chin”, Phys B 26 (7) 077804 (2017) [145] F Falcone, T Lopetegi, M A G Laso, J D Baena, J Bonache, M Beruete, R Marques, F Martin, and M Sorolla, “Babinet Principle Applied to the Design of Metasurfaces and Metamaterials”, Phys Rev Lett 93, 197401 (2004)