Nghiên cứu vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ hoạt động ở vùng khả kiến

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ VIỆT NINH NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU BIẾN HÓA CÓ HIỆU ỨNG TRUYỀN QUA CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ HOẠT ĐỘNG Ở VÙNG KHẢ KIẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ VIỆT NINH NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU BIẾN HÓA CÓ HIỆU ỨNG TRUYỀN QUA CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ HOẠT ĐỘNG Ở VÙNG KHẢ KIẾN Chuyên ngành: Quang học Mã số: 44 01 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: TS Bùi Sơn Tùng TS Nguyễn Thị Hiền THÁI NGUYÊN - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, hướng dẫn TS Bùi Sơn Tùng TS Nguyễn Thị Hiền Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác HỌC VIÊN NGUYỄN THỊ VIỆT NINH ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Bùi Sơn Tùng TS Nguyễn Thị Hiền Các thầy cô ln tận tình hướng dẫn, định hướng kịp thời tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Thái nguyên tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất thủ tục hành suốt q trình học tập nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn Trường THPT Lương Thế Vinh nơi công tác tạo điều kiện cho thời gian công việc quan suốt trình học thực luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, quan cá nhân giúp đỡ, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn HỌC VIÊN NGUYỄN THỊ VIỆT NINH iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu biến hóa 1.2 Ứng dụng vật liệu biến hóa 1.2.1 Vật liệu hấp thụ 1.2.2 Cảm biến sinh học 1.2.3 Truyền dẫn lượng không dây 1.2.4 Siêu thấu kính 10 1.3 Lý thuyết môi trường hiệu dụng 12 1.4 Các tương tác điện từ vật liệu biến hóa 14 1.4.1 Cấu trúc cộng hưởng điện 14 1.4.2 Cấu trúc cộng hưởng từ 17 1.5 Vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ 21 1.6 Một số kết nghiên cứu vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ 24 1.6.1 Tình hình nghiên cứu nước 24 1.6.2 Tình hình nghiên cứu giới 25 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Phương pháp tính tốn 26 2.2 Phương pháp mô 27 2.3 Xử lý phân tích số liệu 31 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Cấu trúc vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ dựa vật liệu kim loại 35 iv 3.1.1 Thiết kế vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ sử dụng cấu trúc kim loại hoạt động vùng quang học 35 3.1.2 Nghiên cứu tính chất điện từ vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ sử dụng cấu trúc kim loại vùng khả kiến 37 3.2 Cấu trúc vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ dựa vật liệu điện môi 40 3.2.1 Thiết kế vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ sử dụng cấu trúc điện môi hoạt động vùng quang học 40 3.2.2 Nghiên cứu tính chất điện từ vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ sử dụng cấu trúc điện môi vùng khả kiến 42 3.2.3 Nghiên cứu khả làm chậm ánh sáng cảm biến vật liệu biến hóa có hiệu ứng truyền qua cảm ứng điện từ vùng khả kiến 48 KẾT LUẬN 52 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 53 CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu ε µ ε eff µ eff n n eff Z R T A γ ωp ωp ( eff ) σ C L Q M E H k tanδ Danh mục viết tắt FOM SRR ERR CWP CW TE TM CB FN DP CDP DN PIM MPA WPT MIW InSb YIG NPM BSA Rh6G DTTCI vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Phân loại vật liệu dựa dấu độ điện thẩm từ thẩm [21] Góc phần tư thứ vật liệu thông thường với đồng thời ε > µ>0 Giá trị ε < quan sát thấy vùng tần số quang học kim loại Trường hợp µ