فراماده

بندانگشتی|پیکربندی آرایه فراماده با شاخص منفی، که از تشدید کننده‌ها(رزوناتور)ی حلقه مسی و سیم‌هایی که بر روی ورق‌های به هم پیوسته تخته مدار فایبر گلاس نصب شده‌اند، ساخته شده است. کل آرایه شامل سلول های ۳×۲۰×۲۰ با ابعاد کلی۱۰×۱۰۰×۱۰۰ میلی متر (۰/۳۹× ۳/۹۴×۳/۹۴ اینچ ) است.

**متامتریال** (از کلمه یونانی μετά meta به معنای «فراتر» یا «بعد» و کلمه لاتین **materia** به معنای «ماده» یا «ماده») هر ماده ای مهندسی شده است که خاصیتی داشته باشد که به ندرت در مواد طبیعی مشاهده شود. آنها از مجموعه ای از عناصر متعدد ساخته شده از مواد کامپوزیتی مانند فلزات و پلاستیک ساخته شده اند. این مواد معمولاً در الگوهای تکرار شونده، در مقیاس‌هایی که کوچک‌تر از طول موج‌های پدیده‌هایی هستند که بر آنها تأثیر می‌گذارند، مرتب می‌شوند. فرامواد خواص خود را نه از خواص مواد پایه، بلکه از ساختارهای جدید طراحی شده خود به دست می آورند. شکل دقیق، هندسه، اندازه، جهت و آرایش آنها به آنها ویژگی های هوشمندی می دهد که قادر به دستکاری امواج الکترومغناطیسی هستند: با مسدود کردن، جذب، تقویت یا خم کردن امواج، برای دستیابی به مزایایی فراتر از آنچه با مواد معمولی ممکن است.

متامواد با طراحی مناسب می توانند امواج تابش الکترومغناطیسی یا صدا را به گونه ای تحت تاثیر قرار دهند که در مواد حجیم مشاهده نمی شود.مواردی که دارای شاخص شکست منفی برای طول موج‌های خاص هستند، مورد توجه تعداد زیادی از تحقیقات قرار گرفته‌اند. این مواد به عنوان فرامواد با شاخص منفی شناخته می شوند.

## فراماده
## تعریف فراماده (فراماده چیست؟)
بندانگشتی|A comparison of refraction in a left-handed metamaterial to that in a normal material
در ابتدا باید دانست که فراماده چیست ولی می‌توان گفت که هیچ تعریف مشخصی برای آن وجود ندارد ولی در کل می‌توان آن را به این صورت تعریف کرد که، آن‌ها موادی هستند که دارای خواصی همانند مواد طبیعی یافت شده نیستند (معمولاً εوµ متفاوت از مواد طبیعی). در خصوص آن‌ها باید دانست که:

# آنها معمولاً از مواد طبیعی درست شده‌اند و هیچ ماده خاصی نیستند. پس می‌توان از ترکیب دو ماده با خواص A,B به موادی با خواص C,D,E,F رسید.
# معمولاً در فرکانس‌های ماکروویو می‌توان از ساختاری تشکیل شده از دای الکتریک + فلز کمک گرفت. (در ادامهٔ بحث بیشتر بررسی خواهد شد)
۳. در این مواد، قوانین فیزیک نقض نخواهد شد برای مثال قانون اسنل { [(n1*sin(A)⁡] = [n2*sin(B)] } همواره در این مواد برقرار است. قانون اسنل را معکوس می‌کند.

کاربردهای بالقوه فرامواد متنوع است و شامل فیلترهای نوری، دستگاه‌های پزشکی، کاربردهای هوافضای راه دور، تشخیص حسگر و نظارت بر زیرساخت، مدیریت هوشمند انرژی خورشیدی، لیزرها، کنترل جمعیت، رادوم‌ها، ارتباطات میدان نبرد با فرکانس بالا و لنزهایی برای سود بالا می‌باشد. آنتن‌ها، بهبود حسگرهای اولتراسونیک و حتی محافظت از سازه‌ها در برابر زلزله. فرامواد پتانسیل ایجاد عدسی های فوق العاده را ارائه می دهند. چنین عدسی می‌تواند تصویربرداری زیر حد پراش را امکان‌پذیر کند که حداقل وضوح d=λ/(2NA) است که می‌تواند توسط لنزهای معمولی با دیافراگم عددی NA و با طول موج روشنایی λ به دست آید. فرامواد نوری با طول موج فرعی، هنگامی که با رسانه های ضبط نوری ادغام می شوند، می توانند برای دستیابی به چگالی داده های نوری بالاتر از حد محدود شده توسط پراش استفاده شوند.شکلی از "نامرئی" با استفاده از مواد با شاخص گرادیان نشان داده شد. فرامواد آکوستیک و لرزه ای نیز از مناطق تحقیقاتی هستند.

تحقیقات فراماده ای میان رشته ای است و شامل زمینه هایی مانند مهندسی برق، الکترومغناطیسی، اپتیک کلاسیک، فیزیک حالت جامد، مهندسی مایکروویو و آنتن، الکترونیک نوری، علوم مواد، علوم نانو و مهندسی نیمه هادی ها می شود.

## تاریخچه
اکتشاف مواد مصنوعی برای دستکاری امواج الکترومغناطیسی در پایان قرن نوزدهم آغاز شد. برخی از اولین ساختارهایی که ممکن است فرامواد در نظر گرفته شوند توسط Jagadish Chandra Bose مورد مطالعه قرار گرفتند، که در سال 1898 در مورد موادی با خواص کایرال تحقیق کرد. کارل فردیناند لیندمن برهمکنش موج را با مارپیچ های فلزی به عنوان محیط کایرال مصنوعی در اوایل قرن بیستم مطالعه کرد.

در اواخر دهه 1940، وینستون ای. کوک از آزمایشگاه های AT&T Bell موادی را توسعه داد که ویژگی های مشابهی با فرامواد داشتند. در دهه 1950 و 1960، دی الکتریک مصنوعی برای آنتن های مایکروویو سبک وزن مورد مطالعه قرار گرفت. جاذب‌های رادار مایکروویو در دهه‌های 1980 و 1990 به عنوان کاربردهایی برای رسانه‌های کایرال مصنوعی مورد تحقیق قرار گرفتند.

مواد با شاخص منفی برای اولین بار توسط ویکتور وسلاگو در سال 1967 به صورت نظری توصیف شد. او ثابت کرد که چنین موادی می توانند نور را از خود عبور دهند. او نشان داد که سرعت فاز را می توان ضد موازی با جهت بردار پوینتینگ ساخت. این برخلاف انتشار موج در مواد طبیعی است.

در سال 1995، جان ام. گوئرا یک توری شفاف زیر طول موج (که بعداً فراماده فوتونیکی نامیده شد) با خطوط و فضاهای 50 نانومتری ساخت و سپس آن را با یک میکروسکوپ غوطه‌وری روغن استاندارد (ترکیب که بعداً سوپر عدسی نامیده شد) جفت کرد. یک توری را در ویفر سیلیکونی که دارای خطوط و فضاهای 50 نانومتری نیز می باشد، حل کنید. این تصویر فوق العاده تفکیک شده با روشنایی با طول موج 650 نانومتر در هوا به دست آمد.

در سال 2000، جان پندری اولین کسی بود که یک روش عملی برای ساخت یک متامتریال چپ دست را شناسایی کرد، ماده ای که در آن قانون دست راست رعایت نمی شود. هچنین ماده ای به یک موج الکترومغناطیسی اجازه می دهد تا انرژی (سرعت گروهی) را در برابر سرعت فاز خود منتقل کند. ایده پندری این بود که سیم‌های فلزی در راستای یک موج می‌توانند گذردهی منفی را ایجاد کنند (تابع دی الکتریک ε تشدید شونده و تشدید نشونده تقسیم می‌شوند که در نوع تشدید شونده که موضوع مورد بحث ما در ادامه است دیده می‌شود که دوره تناوب در حدود 10 برابر طول موج است ولی در قسمت تشدید نشونده‌ها می‌بینیم که این عدد بسیار کوچکتر از طول موج خواهد بود و از روی دیگر نیز هیچ تشدید (به این معنی نیست ولی تشدید در فرکانس‌های بسیار بالا رخ می‌دهد).

## انواع فراماده
بندانگشتی|Classification of Metamaterials
در این قسمت، به صورت خلاصه مطابق شکل زیر می‌توان آن‌ها را بر اساس µ و ε شان به سه دسته هر دو مثبت، یکی مثبت و هر دو منفی تقسیم کرد که در آن‌ها به ترتیب µ و ε>۰، µ یا ε در شکل بالا سمت چپ (روبه روی "تعریف فرامواد")که به سادگی از قانون اسنل قابل اثبات است، به ترسیم و مقایسه یک پرتو در دو محیط طبیعی و فرآماده پرداخته که در محیط فرآماده به دلیل n

## منابع

## پیوند به بیرون

* 

رده:الکترومغناطیس
رده:فراموادها
رده:مقاله‌های دارای ویدئو