فراماده

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 مقیاس هایی که کوچک تر از طول موج های پدیده هایی هستند که بر آنها تأثیر می گذارند، مرتب می شوند. 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 موج های خاص هستند، مورد توجه تعداد زیادی از تحقیقات قرار گرفته اند. این مواد به عنوان فرامواد با شاخص منفی شناخته می شوند[ ۳] [ ۴] [ ۵] .
در ابتدا باید دانست که فراماده چیست ولی می توان گفت که هیچ تعریف مشخصی برای آن وجود ندارد ولی در کل می توان آن را به این صورت تعریف کرد که، آن ها موادی هستند که دارای خواصی همانند مواد طبیعی یافت شده نیستند ( معمولاً εوµ متفاوت از مواد طبیعی ) . در خصوص آن ها باید دانست که:
• آنها معمولاً از مواد طبیعی درست شده اند و هیچ ماده خاصی نیستند. پس می توان از ترکیب دو ماده با خواص A, B به موادی با خواص C, D, E, F رسید.
• معمولاً در فرکانس های ماکروویو می توان 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 { = } همواره در این مواد برقرار است. قانون اسنل را معکوس می کند.
کاربردهای بالقوه فرامواد متنوع است و شامل فیلترهای نوری، دستگاه های پزشکی، کاربردهای هوافضای راه دور، تشخیص حسگر و نظارت بر زیرساخت، مدیریت هوشمند انرژی خورشیدی، لیزرها، کنترل جمعیت، رادوم ها، ارتباطات میدان نبرد با فرکانس بالا و لنزهایی برای سود بالا می باشد[ ۶] . آنتن ها، بهبود حسگرهای اولتراسونیک و حتی محافظت از سازه ها در برابر زلزله. فرامواد پتانسیل ایجاد عدسی های فوق العاده را ارائه می دهند. چنین عدسی می تواند تصویربرداری زیر حد پراش را امکان پذیر کند که حداقل وضوح d=λ/ ( 2NA ) است که می تواند 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[ ۷] . شکلی از "نامرئی" با استفاده از مواد با شاخص گرادیان نشان داده شد. فرامواد آکوستیک و لرزه ای نیز از مناطق تحقیقاتی هستند.