Материалы с отрицательным коэффициентом преломления

Опубликовано 30.11.2011 Ведущий Антон Панкратов

Коэффициент преломления-величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде. Большинство веществ, встречающихся в природе, имеют положительное значение данной величины. Однако исследования начатые впервые в 1967 году профессором Веселаго предсказывали возможность существования материалов с отрицательным коэффициентом преломления. Практически такие вещества были созданы в 2000 году инженерами Дэвидом Смитом и Джоном Пендри и относятся к группе Метаматериалов. Для возникновения подобных свойств магнитная проницаемость и диэлектрическая проницаемость этих веществ должна составлять отрицательную величину. Природные материалы с отрицательной диэлектрической проницаемостью хорошо известны – это любой металл при частотах выше плазменной частоты (при которой металл становится прозрачным). В этом случае ε < 0 достигается за счет того, что свободные электроны в металле экранируют внешнее электромагнитное поле. Гораздо сложнее создать материал с μ < 0, в природе такие материалы не существуют. Однако в 1999 году такой материал был создан Джоном Пендри и представлял собой проводящее кольцо с зазором, в котором создан дуговой разряд. При дальнейших исследованиях метаматериал который состоял из металлических стержней, ответственных за ε < 0, и медных кольцевых резонаторов, благодаря которым удалось добиться μ < 0.
Ближайшей отраслью, в которой были необходимы свойства подобного материала, оказалась терагерцовая оптика применимая в метеорологии, создании новых радаров и устройств обнаружения скрытых объектов, создание которых было невозможно при работе на меньших частотах.