2.1 .LÍ THUYẾT VỀ METAMATERIALS
2.1.1 .Giới thiệu chung về metamaterials
2.1.3. Ứng dụng của metamaterials
Vật liệu MMs thƣờng là vật liệu có cấu trúc nhân tạo cho phép chúng ta quan sát thấy những tính chất vật lý kì lạ mà khơng xuất hiện trong những vật liệu tồn tại sẵn có trong tự nhiên. Chính vì vậy việc ra đời của loại vật liệu mới này hứa hẹn sẽ mang lại hàng loạt ứng dụng mới và quan trọng trong cuộc sống. Sự linh hoạt của vật liệu này làm cho vật liệu trở nên quan trọng trong lĩnh vực thông tin, cảm ứng, các thiết bị quang học. Sự thú vị thực sự của vật liệu MMs nằm ở khả năng điều khiển sóng điện từ hay tính chất quang của vật liệu phục vụ cho hàng loạt các ứng dụng thực tế. Một trong những ứng dụng nổi bật nhất của vật liệu này là siêu thấu kính đƣợc đề xuất bởi Pendry nhƣ hình 2.4 [23]. Sau đó, năm 2005 siêu thấu kính quang học đã đƣợc Zhang và các cộng sự chế tạo thành công.
Một ứng dụng khác là “tàng hình”. Khi chúng ta nhìn mặt đƣờng vào mùa hè nóng bức, từ một khoảng cách thích hợp ta thấy trƣớc mắt xuất hiện một “vũng nƣớc” lung linh ảo ảnh của bầu trời và cây cối bên đƣờng. Hiện tƣợng này do sự thay đổi dần dần của chiết suất từ trị số lớn trong vùng khơng khí lạnh hơn phía trên đến trị số nhỏ hơn trong vùng khơng khí nóng tiếp giáp với mặt đƣờng. Sự thay đổi chiết suất sẽ làm uốn cong đƣờng đi của ánh sáng. Các nhà khoa học cũng đã nghiên cứu và chế tạo vật liệu MMs có sự thay đổi chiết suất làm uốn cong đƣờng đi của sóng điện từ xung quanh một vật thể. Vì khơng có sự phản xạ sóng từ vật nên đối với ngƣời quan sát vật này là “tàng hình”. Nhƣ vậy, giả vật liệu khơng những có thể có chiết suất âm mà còn là một tập hợp của những mảnh khảm (mosaic) quang học mang từng trị số chiết suất khác nhau làm uốn cong đƣờng đi sóng điện từ.
Hình 2. 5: Nguyên lý hoạt động áo chồng tàng hình [25].
Vật liệu tàng hình dựa trên vật liệu MMs do nhóm Pendry và Smith phát hiện và kiểm chứng. Với ứng dụng này, chúng ta có quyền nghĩ về một loại vật liệu mới mà nếu chúng ta đƣợc "bao phủ" bởi nó, thì khơng ai có thể nhìn thấy chúng ta cho dù chúng ta đang đứng ngay trƣớc mặt họ. Điều này đặc biệt quan trọng trong quân sự cũng nhƣ đời sống. Các thí nghiệm của nhóm Smith (Đại học Duke) đã đạt tới bƣớc sóng gần của vùng nhìn thấy, các thí nghiệm với sóng ánh sáng trong vùng nhìn thấy đang đƣợc tập trung nghiên cứu.
Ngồi những ứng dụng kì diệu rõ ràng kể trên, giả vật liệu còn tỏ ra rất tiềm năng trong các lĩnh vực khác nhƣ bộ lọc tần số [3], cộng hƣởng [5], cảm biến sinh học [18], đặc biệt là tính siêu hấp thụ của loại vật liệu này.