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Auteur(s)
-
André DE LUSTRAC : Université Paris 10
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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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Applications2. Principes et propriétés
2.1 Propriétés générales d’un matériau à indice négatif
Les métamatériaux que nous considérerons dans la suite sont des structures bipériodiques basées sur l’interaction entre un 1er réseau à perméabilité négative et un 2e à permittivité négative. La figure 1 montre un exemple de métamatériaux tridimensionnels.
V.G. Veselago a montré théoriquement, dès 1967, qu’un milieu dont la permittivité et la perméabilité étaient simultanément négatives possédait un indice de réfraction négatif . Cet indice négatif provenait des propriétés de réfraction électromagnétique observées à l’interface entre un milieu à indice positif avec une permittivité relative ε r1 > 0 et une perméabilité relative µ r1 > 0 et un milieu tel que ε r2 < 0 et µ r2 < 0. En effet, lorsque l’on calcule l’indice à partir des paramètres ε r et µ r , deux solutions sont possibles lorsque ε r < 0 et µ r < 0 :
En réalité, si l’on considère la continuité des champs électromagnétiques à l’interface entre les deux milieux, seule la solution
est possible (figure 2).
En effet, à l’interface entre le vide et le milieu où la permittivité et la perméabilité sont négatives,...
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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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