Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf ·...

9
ÇÒÃÊÒÃÇ Ç ÇªÒ¡ÒÃ Ç ÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊÃÁ.ͺ. » » »· 3 ©ºÑ º ºº· 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸Ñ ¸ ¸¹ÇÒ¤Á 2553 52 Metamaterials �������.�.� 44150 Niwat Angkawisittpan Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Mahasarakham University, Kantarawichai, Mahasarakham 44150 Tel : 0-4375-4316 E-mail: [email protected] ������ ���� Abstract Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit unusual electromagnetic properties that are not found in conventional materials such as negative refractive index and negative magnetic permeability. The research of metamaterials has not only demonstrated interesting physical phenomena but has also led to the development of microwave and communication applications such as antennas and invisible objects. This article provides an introduction to metamaterials: history, classification, design, applications, and extraordinary physical phenomena. Keywords: Metamaterials, negative refractive index, negative magnetic permeability. 1. �� (Metamaterials) ������ ��� �� ��� (electric fields) (magnetic fields) �(artificial atoms) ���� [1] ���� ��� (electric permittivity, ) � (magnetic permeability, )�� (refractive index, n) �� �� ������ ������������������

Transcript of Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf ·...

Page 1: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

ÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃǪҡÒà ÇÔÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊ�à � Á.ͺ. »� Á.ͺ. »� ‚ Á.ͺ. »‚ Á.ͺ. »·Õè 3 ©ºÑ 3 ©ºÑ 3 ©ºº·Õè 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸¹ÇÒ¤Á 2553ѹÇÒ¤Á 2553Ñ52

��������Metamaterials

������� ����������������������������������� ����������������� �������������������� �.���������� �.��������� 44150

Niwat AngkawisittpanDepartment of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Mahasarakham University, Kantarawichai,

Mahasarakham 44150 Tel : 0-4375-4316 E-mail: [email protected]

���������������������������������������������������������

��� ����������������������������������������������������� ����������������������������� � ���������������� ���������������������������� ������������������������������������ ����������������������������������������������������������� ����������������������� ���� ��������� ��� ��������� ����������������������������� ���� ������������������������������ ��������������������������������������������������� ��������������� �������������������������� ����������������������������������� �������� ������������������������� ���������������������������������

Abstract Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit unusual electromagnetic properties that are not found in conventional materials such as negative refractive index and negative magnetic permeability. The research of metamaterials has not only demonstrated interesting physical phenomena but has also led to the development of microwave and communication applications such as antennas and invisible objects. This article provides an introduction to metamaterials: history, classification, design,

applications, and extraordinary physical phenomena. Keywords: Metamaterials, negative refractive index, negative magnetic permeability.

1. ������ �� �� � �� (Metamaterials) �� � �� � �� � � �

���������������������������������������������������������������������������������������������������������� (electric fields) ���������������(magnetic fields) ��������������������������������(artificial atoms) ������������������������������������������������ [1]

������������������������������������������������� ������������������ (electric permittivity, � )��������������������������� (magnetic permeability, � ) ������������������������� (refractive index, n) ������������������������������������������������������� �������������������������������� ��������������������������������� � �����������������������������������������������������

�������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� ���� ��������������������������������� ������������������������������� ������� ���������������������������������������������������� �����������������������������������������

Page 2: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

��������Metamaterials

������� ����������������������������������� ����������������� �������������������� �.���������� �.��������� 44150

Niwat AngkawisittpanDepartment of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Mahasarakham University, Kantarawichai,

Mahasarakham 44150 Tel : 0-4375-4316 E-mail: [email protected]

���������������������������������������������������������

��� ����������������������������������������������������� ����������������������������� � ���������������� ���������������������������� ������������������������������������ ����������������������������������������������������������� ����������������������� ���� ��������� ��� ��������� ����������������������������� ���� ������������������������������ ��������������������������������������������������� ��������������� �������������������������� ����������������������������������� �������� ������������������������� ���������������������������������

Abstract Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit unusual electromagnetic properties that are not found in conventional materials such as negative refractive index and negative magnetic permeability. The research of metamaterials has not only demonstrated interesting physical phenomena but has also led to the development of microwave and communication applications such as antennas and invisible objects. This article provides an introduction to metamaterials: history, classification, design,

applications, and extraordinary physical phenomena. Keywords: Metamaterials, negative refractive index, negative magnetic permeability.

1. ������ �� �� � �� (Metamaterials) �� � �� � �� � � �

���������������������������������������������������������������������������������������������������������� (electric fields) ���������������(magnetic fields) ��������������������������������(artificial atoms) ������������������������������������������������ [1]

������������������������������������������������� ������������������ (electric permittivity, � )��������������������������� (magnetic permeability, � ) ������������������������� (refractive index, n) ������������������������������������������������������� �������������������������������� ��������������������������������� � �����������������������������������������������������

�������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� ���� ��������������������������������� ������������������������������� ������� ���������������������������������������������������� �����������������������������������������

ÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃǪҡÒà ÇÔÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊ�à � Á.ͺ. »� Á.ͺ. »� ‚ Á.ͺ. »‚ Á.ͺ. »·Õè 3 ©ºÑ 3 ©ºÑ 3 ©ºº·Õè 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸¹ÇÒ¤Á 2553ѹÇÒ¤Á 2553Ñ 53

������������������� “������������������” [2] ������������������������������������������

���������������������������������������� (periodic structures) ������������������������������������������������������������������������������������������� (operating wavelength) ������������������������������������������������������������� (homogenous property) ������������������������������� �������������������������������������������������������������������������� ��������������� 1 [3]

������ 1 ����������������������������������������������� [3]

������ “Meta” ������������ ����������� “���”“����” “����” ���� “�����” ��������� “Materials” ������“�����” ���� “�����” ����������������� ����������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������� ����������������������������

������������������������������ �.�. 1904 ���A. Schuster [4] ������������������������������������������ (negative phase velocity) ������������������������������������������������� 6 ������ ��������������.�. 1968 V. G. Veselago ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������� ����������������������������������������������������������� �������������������� ���� ��������������� ��������������������������������������������������������������� �������������������������������������� [5]

������������� �.�. 1996 J. B. Pendry ������

������������������������������������������������������ ����������������� ������������������������������������������������������������������������������������������ (array of wires) [6] ��������������� 2���������� 3 ������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� (Split RingResonators, SRR) [7] ��������������� 3

������ 2 ���������������������������� J.B.Pendry ������ [6

������ 3 ���������������������������������� J.B.Pendry ������ [7]

����������� �.�. 2000 D. R. Smith �����[8] ������������������������������������������������������ ��������������������������������������������������������������������� (negative refractiveindex metamaterials) ������ 4 ����������������������������������������������

������ 4 ���������������������������������������������D.R.Smith ������ [8]

Page 3: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

ÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃǪҡÒà ÇÔÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊ�à � Á.ͺ. »� Á.ͺ. »� ‚ Á.ͺ. »‚ Á.ͺ. »·Õè 3 ©ºÑ 3 ©ºÑ 3 ©ºº·Õè 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸¹ÇÒ¤Á 2553ѹÇÒ¤Á 2553Ñ54

��������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������� ������ D. Schurig ������ ������������������������������������������������������������������ (cloaking device) ��������������� 5 ��� 6 ���������������������������������� �.�.2006 [9] �����������������������������������������������������������������

������ 5 ����������������������������������������������������D.Schurig ������ [9]

������ 6 ������������������������������������������������������������ 5 [9]

2. ��������������������������������������������������������������

������������������� ���� ����������������� 2 ������������������������������������������������ (WLAN antenna) ����������� J. Zhu ������ ��������� 7 �������������������������������� (planar monopole antenna) ����������������������������������� 5.2 GHz ���������������������������������� ����������������

����������������������� 2.4 GHz ������������������������������������� [10] ������������������������������������������� N. Angkawisittpan ��������� 8����������������������������������������������������������������������������� [3] ���������������������������������������������������������������� ����������� N. Angkawisittpan ������ ��������� 9 ��������������������������������� (resonantfrequency) ���������������������������������� [11]

������ 7 ����������������� 2 ����������������������� [10]

������ 8 ����������������������������� [3]

������ 9 ������������������������������������������������[11]

������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������� �����������

����������������������������������������������������

Page 4: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

��������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������� ������ D. Schurig ������ ������������������������������������������������������������������ (cloaking device) ��������������� 5 ��� 6 ���������������������������������� �.�.2006 [9] �����������������������������������������������������������������

������ 5 ����������������������������������������������������D.Schurig ������ [9]

������ 6 ������������������������������������������������������������ 5 [9]

2. ��������������������������������������������������������������

������������������� ���� ����������������� 2 ������������������������������������������������ (WLAN antenna) ����������� J. Zhu ������ ��������� 7 �������������������������������� (planar monopole antenna) ����������������������������������� 5.2 GHz ���������������������������������� ����������������

����������������������� 2.4 GHz ������������������������������������� [10] ������������������������������������������� N. Angkawisittpan ��������� 8����������������������������������������������������������������������������� [3] ���������������������������������������������������������������� ����������� N. Angkawisittpan ������ ��������� 9 ��������������������������������� (resonantfrequency) ���������������������������������� [11]

������ 7 ����������������� 2 ����������������������� [10]

������ 8 ����������������������������� [3]

������ 9 ������������������������������������������������[11]

������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������� �����������

����������������������������������������������������

ÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃǪҡÒà ÇÔÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊ�à � Á.ͺ. »� Á.ͺ. »� ‚ Á.ͺ. »‚ Á.ͺ. »·Õè 3 ©ºÑ 3 ©ºÑ 3 ©ºº·Õè 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸¹ÇÒ¤Á 2553ѹÇÒ¤Á 2553Ñ 55

��������������� ����������� � ���������������������������������������������������������������������������������������������� (science journal) ���� �.�. 2003 [12]

3. �������������������������������������������������������� ���

���������������� ��������������������������� ����������3.1 ��������������������������������������

������������������������������������������������������������������������ �������������������������� (plasmon) ������������������������������� (electrons) �������������� (noble metals) ����������� (oscillation) ���������������������������������� ������������������������� � �������������������������������������������������������������������������������� (plasma frequency, p� ) ������������������� � ������������������������������������ �������������������� (Drude model) ����������� (1) [1]

)(1)(

2

����

��i

p

��� (1)

����� p� ��������������������������������� � (����������� ����������������) ��� � ��������������������� (damping frequency) ����������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������� 1 [13]

�������� 1 ������������� ������������������������������������������� [13]

������������

�������������(����������������)

���������������(����������������)

���� 1.37x1016 2.73x1013

������ 1.37x1016 4.07x1013

������ 1.20x1016 5.24x1013

��������������������� (1) J.B. Pendry ������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������

��������� 2 [6] ������������������������������������ ���� ���� � ���� ��������� (electromagnetic planewave) ����������������������� ������������������������������������������������ (effective electric permittivity, eff� ) �������������������������������������������������������������������� (2)

)ln(

22

20

raa

cp

�� � (2)

����� a ��� ���������������������� (����) r ��� ��������������� (����) ��� c0 ��� ���������������3x108 ������������� ������������������������������������������������ � �����������������������������������������������3.2 �����������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������� ������������������������� (resonance) ����������������������������������� (Split Ring Resonators, SRR) ��������� 3 [7] ����� J.B.Pendry ������ �������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������� (effective magnetic permeability, eff� ) ��������������� �������������������������������������������������������������������������������� (magnetic resonant frequency, 0� ) ���������������������������(magnetic plasma frequency, mp� ) ���������������10 ������������������������������������������������� (Lorentz model) ������������������������������� (3)

322

20

0

2

2

3211

rdc

ri

ar

eff

�����

���

�� (3)

Page 5: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

ÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃǪҡÒà ÇÔÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊ�à � Á.ͺ. »� Á.ͺ. »� ‚ Á.ͺ. »‚ Á.ͺ. »·Õè 3 ©ºÑ 3 ©ºÑ 3 ©ºº·Õè 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸¹ÇÒ¤Á 2553ѹÇÒ¤Á 2553Ñ56

������ 10 �������������������������������������������������������������������� [7]

��������� 10 ������������������������ ( 0� ) ��������������������������� ( mp� ) �������������������������� (4) ��� (5) ���������

32

20

03rdc

�� � (4)

)1(

3

2

232

20

arr

dcmp ��

��

� (5)

����� a d r ��� c ������������������ 3 ��� 11 ��������������� � ���������������� ��� 7

0 104 �� x�� ������������c0 = 3x108 ������������� i = 1� ������ � �=200 ��� 2,000

������ 11 ���������������������������������������������������������������������� [7]

3.3 ��������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������� (effective refractive index, effn ) ������ ���������������������

�������������3.3.1 R.A. Shelby ��� ��� [14] ������������������������������� (6)

� � � � � ������ effeffeffn �� (6)

�������������������������������������������������������� ���������������������������� ����������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������� ����������������������������� 12

������ 12 ������������������������������������������������������������������������������������������������������

R.A. Shelby ������ [14]

3.3.2 C.R. Simovski ��� ��� [15] �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������ (Omega, � ) ���������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������� 13

������ 13 ����������������������������������������������������������������������� C.R. Simovski ������ [15]

Page 6: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

������ 10 �������������������������������������������������������������������� [7]

��������� 10 ������������������������ ( 0� ) ��������������������������� ( mp� ) �������������������������� (4) ��� (5) ���������

32

20

03rdc

�� � (4)

)1(

3

2

232

20

arr

dcmp ��

��

� (5)

����� a d r ��� c ������������������ 3 ��� 11 ��������������� � ���������������� ��� 7

0 104 �� x�� ������������c0 = 3x108 ������������� i = 1� ������ � �=200 ��� 2,000

������ 11 ���������������������������������������������������������������������� [7]

3.3 ��������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������� (effective refractive index, effn ) ������ ���������������������

�������������3.3.1 R.A. Shelby ��� ��� [14] ������������������������������� (6)

� � � � � ������ effeffeffn �� (6)

�������������������������������������������������������� ���������������������������� ����������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������� ����������������������������� 12

������ 12 ������������������������������������������������������������������������������������������������������

R.A. Shelby ������ [14]

3.3.2 C.R. Simovski ��� ��� [15] �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������ (Omega, � ) ���������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������� 13

������ 13 ����������������������������������������������������������������������� C.R. Simovski ������ [15]

ÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃǪҡÒà ÇÔÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊ�à � Á.ͺ. »� Á.ͺ. »� ‚ Á.ͺ. »‚ Á.ͺ. »·Õè 3 ©ºÑ 3 ©ºÑ 3 ©ºº·Õè 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸¹ÇÒ¤Á 2553ѹÇÒ¤Á 2553Ñ 57

������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������� (400-800 ��������) �������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������� (nanotechnology) ���������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������3.3.3 B.D.F. Casse ��� ��� [16] ����������������������������� R.A.Shelby ������ ���������������������� ��������������������������������������������������������������������������� ������ 14 �������������������������������������������������������������������� (Silicon wafer)

������ 14 ��������������������������������������������������������������������������������������������� B.D.F. Casse

������ [16]

3.3.4 A. Minovich ��� ��� [17] ���������������������������������������������� (fishnet) ����������������� �������� � ��� �� ����� 3 ��� ��� � ����� � (Au)-������������������(TiO2)-������(Au) �������������������������������������������������������������������������������� (loop circuit) ������� 3 ���� ��������������������������������������������������������������� ���������������������������������� J.B.Pendy ������ ���� �.�.1996 [6] �����������������������������������������������������

���������������������������������������������������������� ��������������� 15

������ 15 �������������������������������������������������������������������������� ��� A.Minovich ������ [17]

3.3.5 A. Kussow ��� ��� [18] ������������������������������������������������������ ����������������������������������� (composite material) ��������������� �������������������� ����� �������������(Magnesium Diboride, MgB2) ��� ���������������(Silicon Carbide, SiC) �������������������������������� (Lewin Theory) ���������������������������� (Maxwell Garnett Theory) ������������������������������������������������������������� �������������������������������� ������ 16 ��������������������������������������� [19]

������ 16 ����������������������������������������������������������������������������������� [19]

Page 7: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

ÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃǪҡÒà ÇÔÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊ�à � Á.ͺ. »� Á.ͺ. »� ‚ Á.ͺ. »‚ Á.ͺ. »·Õè 3 ©ºÑ 3 ©ºÑ 3 ©ºº·Õè 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸¹ÇÒ¤Á 2553ѹÇÒ¤Á 2553Ñ58

4. ��������������������������������������������������������� � ��������������

������������������������ �������������������������������������������� ����4.1 �����������������������������

������������������� (Doppler Effect) ������������������������������������������������������������������ (transmitter) ����������� (receiver) �������������������������������������������� (relative velocity) ��������������������������� �������� (7) ������������������������

)1(0

0 cvn�� �� (7)

���� � 0� ��� ������� ��������������� �� � � ������������������������������������������ c0 ��� ����������� 3x108 ������������� n �������������������������������� (medium) ��� � ������������������������������������

������� ��������������������������������������������������� ������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������� ����������� (7) �������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������� (���� ����������������������������������������������) �������������������������������������� �� � �� �� � �� � � �� � � � � � ��� � � � �� �� ��� � ���� �� ������������������������������ “����������������������������� (Reversal of Doppler Effect)” 4.2 ���������������������

����������� (Snell’s Law) ������������������������������������������� (incident angle, 1� )����������� (refraction angle, 2� ) ����������������������������������� 2 ���� (n1 ��� n2) ����������� (8)

2211 sinsin �� nn � (8)

���������������������� n2 ����������� �������� 2� ��������������� ���������������������������� ��������������

����������������������������������� n2 ������������������� ���������� ������ ���������������������������������������� “����������������������������� (Reversal of Snell’s Law)” ������ 17 ������������������������������������������������������� ����� PIM ��� ������� n2 ��������������� NIM ��� ������� n2 �����������

������ 17 ������������������������������������������������������� [3]

4. �������������������������������������������� �����������

�������������������������������������������������������������������������������� � �� ���� ���������������������������� ������������������������������������ ����������� �������������������������������� 3 ��������� � ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������� �������������� ��� ��� ���������������� ���������������������������������������������������������� ���������������������������������������� ��������������� ��������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������

Page 8: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

4. ��������������������������������������������������������� � ��������������

������������������������ �������������������������������������������� ����4.1 �����������������������������

������������������� (Doppler Effect) ������������������������������������������������������������������ (transmitter) ����������� (receiver) �������������������������������������������� (relative velocity) ��������������������������� �������� (7) ������������������������

)1(0

0 cvn�� �� (7)

���� � 0� ��� ������� ��������������� �� � � ������������������������������������������ c0 ��� ����������� 3x108 ������������� n �������������������������������� (medium) ��� � ������������������������������������

������� ��������������������������������������������������� ������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������� ����������� (7) �������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������� (���� ����������������������������������������������) �������������������������������������� �� � �� �� � �� � � �� � � � � � ��� � � � �� �� ��� � ���� �� ������������������������������ “����������������������������� (Reversal of Doppler Effect)” 4.2 ���������������������

����������� (Snell’s Law) ������������������������������������������� (incident angle, 1� )����������� (refraction angle, 2� ) ����������������������������������� 2 ���� (n1 ��� n2) ����������� (8)

2211 sinsin �� nn � (8)

���������������������� n2 ����������� �������� 2� ��������������� ���������������������������� ��������������

����������������������������������� n2 ������������������� ���������� ������ ���������������������������������������� “����������������������������� (Reversal of Snell’s Law)” ������ 17 ������������������������������������������������������� ����� PIM ��� ������� n2 ��������������� NIM ��� ������� n2 �����������

������ 17 ������������������������������������������������������� [3]

4. �������������������������������������������� �����������

�������������������������������������������������������������������������������� � �� ���� ���������������������������� ������������������������������������ ����������� �������������������������������� 3 ��������� � ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������� �������������� ��� ��� ���������������� ���������������������������������������������������������� ���������������������������������������� ��������������� ��������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������� ��

���������������������� ����������� ������������������� ������������������������������� ���������������������������������������� ���������������������������� ��������������� � ������������������� � ���������������������������������������������� ������������������� � �����������������������������������������

5. ���� ��������������� ��� ����������������������������������������������� ��������������� ��������������� ������������ ��������� ��������������������������������������� ������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������

��������������� ���������������� ��������������������������������������������� ������������������������������ �������������������� ���������������������������������������������

�������������[1] Engheta, N. and Ziolkowski, R.W. 2006.

Metamaterials: physics and engineering explorations. John Wiley & Sons, Inc: USA.

[2] ��������� �������� ��� ������ �����. 2552. ������������������. ����������� ��. 14(2): 133-149

[3] Angkawisittpan, N. 2009. Novel technique for 3D isotropic metamaterial fabrication. Ph.D. Dissertation, University of Massachusetts Lowell. Lowell, MA, USA.

[4] Schuster, A. 1904. An introduction to the theory of optics. Arnold: London.

[5] Veselago, V.G. 1968. Electrodynamics of substances with simultaneously negative values of � and � . Soviet Physics Uspekhi. 10(4): 509-514.

[6] Pendry, J.B., Holden, A.J., Stewart, W.J. and Youngs, I. 1996. Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures. Physical Review Letters. 76: 4773-4776.

[7] Pendry, J.B., Holden, A.J., Robbins, D.J. and Stewart, W.J. 1999. Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 47(11): 2075-2084.

[8] Smith, D.R., Padilla, W.J., Vier, D.C., Nemat-Nasser S.C. and Schultz, S. 2000. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity. Physical Review Letters. 84(18): 4184-4187.

[9] Schurig, D., Mock, J.J., Justice, B.J., Cummer S.A., Pendry J.B., Starr, A.F. and Smith, D.R. 2006. Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies. Science. 314(5801): 977-980.

[10] Zhu, J., and Eleftheriades, G.V. 2009. Dual-band Metamaterial-inspired small monopole antenna for wifi applications. Electronics Letters. 45(22): 1104-1106.

[11] Angkawisittpan, N., and Akyurtlu, A. 2008. Strain sensors based on metamaterials. 2008 International Conference on Material Research Society Fall Meeting. Boston, Massachusetts, USA.

[12] The News and Editorial Staffs 2003. Breakthrough of the year: the runners-up. Science. 302(5653): 2039-2045

[13] Ordal, M.A., Long L.L., Bell, R.J., Bell, S.E., Bell, R.R., Alexander, Jr., R.W. and Ward, C.A. 1983. Optical properties of the metals Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti, and W in the infrared and far infrared. Applied Optics. 22(7): 1099-1120.

[14] Shelby, R.A., Smith, D.R., and Schultz, S. 2001. Experimental verification of a negative index of

Page 9: Metamaterials - Ubon Ratchathani Universityweb.eng.ubu.ac.th/~seminar/research/Journal/5/b.6.pdf · 2019. 5. 15. · Metamaterials are a new class of composite materials that exhibit

ÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃÇÔÇÒÃÊÒÃǪҡÒà ÇÔÈÇ¡ÃÃÁÈÒÊ�à � Á.ͺ. »� Á.ͺ. »� ‚ Á.ͺ. »‚ Á.ͺ. »·Õè 3 ©ºÑ 3 ©ºÑ 3 ©ºº·Õè 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - Ñ 2 ¡Ã¡®Ò¤Á - ¸¹ÇÒ¤Á 2553ѹÇÒ¤Á 2553Ñ60

refraction. Science. 292(5514): 77-79. [15] Simovski, C.R., and He, S. 2003. Frequency

range and explicit expressions for negative permittivity and permeability for an isotropic medium formed by a lattice of perfectly conducting � particles. Physics Letters A. 311(3): 254-263.

[16] Casse, B.D.F., Moser, H.O., Wilhelmi, O., and Saw, B.T. 2005. Micro- and nano-fabrication of electromagnetic metamaterials for the terahertz range. Proceedings of 3rd International Conference on Materials for Advanced Technologies. July 3-8, 2005: 55-58.

[17] Minovich, A., Neshev, D.N., Powell, D.A., Shadrivov, I.V., Lapine, M., McKerracher, I., Hattori, H.T., Tan, H.H., Jagadish, C., and Kivsharz, Y. 2010. Tilted response of fishnet metamaterials at near-infrared optical wavelengths. Physical Review B. 81(11): 115109-1-115109-6.

[18] Kussow, A., Akyurtlu, A., Semichaevsky, A., and Angkawisittpan, N. 2007. MgB2-based negative refraction index metamaterial at visible frequencies: theoretical analysis. Physical Review B. 76(19): 195123-1-195123-7.

[19] Limberopoulos, N., Akyurtlu, A., Higginson, K., Kussow, A., and Merritt, C.D. 2009. Negative refractive index metamaterials in the visible spectrum based on MgB2/SiC composites. Applied Physics Letters. 95(2): 023306-1-195123-3.