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Auteur(s)
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André DE LUSTRAC : Université Paris 10
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les métamatériaux, comme leur nom l’indique, sont des matériaux artificiels ayant des propriétés physiques supérieures aux matériaux naturels. « Meta » est un préfixe grec signifiant « au-delà » ou « un niveau au-dessus », comme dans métaphysique ou métalogique.
Les métamatériaux sont donc des matériaux ayant des propriétés « au-delà » de ce que l’on peut espérer observer dans des matériaux naturels. Plus précisément, en électromagnétisme et en optique, les métamatériaux présentent des propriétés nouvelles susceptibles d’exciter l’imagination des chercheurs et des ingénieurs comme un indice optique négatif ou un effet Doppler inversé, par exemple.
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- Version courante de juil. 2016 par André DE LUSTRAC
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Principes et propriétés1. Origine et développement des métamatériaux
Les métamatériaux ne sont pas de création récente, en particulier les métamatériaux en optique. De tout temps, les artisans ont cherché à améliorer les matériaux avec lesquels ils travaillaient (cf. encadré Historique).
Parmi les exemples les plus célèbres, on trouve les alliages utilisés en métallurgie ou les vitraux en verre coloré des cathédrales. En optique, les métamatériaux sont par conséquent millénaires. Par contre en électromagnétisme, ils sont nettement plus récents. Mais ils ont quand même fait leur apparition très tôt puisqu’on peut considérer par exemple que le brevet concernant un réflecteur métallique formé d’une grille périodique de fils déposé par Marconi et Franklin en 1919 est un exemple de métamatériaux . De même l’antenne de télévision inventée en 1926 à l’université de Sendaï au Japon par H. Yagi est elle aussi un exemple de métamatériau . Pendant et après la Seconde Guerre mondiale, suite à l’invention du radar, de nombreux travaux ont porté sur des matériaux artificiels qui présentaient des propriétés inconnues ou supérieures à celles des matériaux naturels telles qu’une permittivité relative inférieure à 1, ou des perméabilités très élevées. Ces matériaux artificiels constituaient eux aussi des métamatériaux.
L’appellation « métamatériau » est récente. Elle date de la fin des années 1990 et qualifie différentes classes de matériaux artificiels en électromagnétisme, mais également en optique, en mécanique, thermique, etc. ...
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Origine et développement des métamatériaux
BIBLIOGRAPHIE
-
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(2) - YAGI (H.) - Beam transmission of ultra-short waves. - IRE Proc., p. 715-741, 16 juin 1928.
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(3) - * - http://www.darpa.mil/dso/thrust/matdev/nim.htm
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(4) - PENDRY (J.B.), HOLDEN (A.J.), ROBBINS (D.J.), STEWART (W.J.) - Low frequency plasmons in thin-wire structures. - J. Phys. : Condens. Matter 10 , p. 4785-4809 (1998).
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(5) - PENDRY (J.B.), HOLDEN (A.J.), ROBBINS (D.J.), STEWART (W.J.) - Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena. - IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 47, p. 2075-2084 (1999).
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(6) - SMITH (D.R.), PADILLA (W.J.), VIER (D.C.), NEMAT-NASSER (S.C.), SCHULTZ (S.) - Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity. - Phys. Rev. Lett. 84 , p. 4184-4187...
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