فراماده فوتونی

فراماده فوتونی ( PM ) ، که تحت عنوان فراماده نوری نیز شناخته می شود، نوعی فراماده الکترومغناطیسی است که با نور برهم کنش دارد و طول موج های تراهرتز ( THz ) ، مادون قرمز ( IR ) یا طیف مرئی را پوشش می دهد. [ ۱] این مواد از ساختاری تناوبی و سلولی استفاده می کنند.
زیر طول موج متناوباً فرامواد فوتونی را از شکاف باند فوتونی یا بلورهای فوتونیکی تشخیص می دهد. سلولها در مقیاسی بزرگ تر از اتم هستند، با این حال بسیار کوچک تر از طول موج ساطع شده، [ ۲] در مرتبه نانومتر هستند. [ ۲] [ ۳] [ ۴]
در یک ماده معمولی، پاسخ به میدان های الکتریکی و مغناطیسی و در نتیجه به نور، بوسیله اتم ها تعیین می شود. [ ۵] در فرامواد، سلول ها نقش اتم ها را در موادی که در ابعاد بزرگتر از سلولی همگن هستند را به عهده می گیرند، و یک مدل متوسط مؤثر را به دست می آورند. [ ۲] [ ۶] [ ۵]
برخی از فرامواد فوتونی، خاصیت مغناطیسی در فرکانس های بالا از خود نشان می دهند که منجر به جفت شدن مغناطیسی قوی می شود. این امر می تواند یک ضریب منفی انکسار در محدوده نوری تولید کند.
از کاربردهای ذاتی آن، می توان به اپتیک های پوششی و تبدیل اشاره کرد. [ ۷]
بلورهای فوتونیکی با PM تفاوت دارند زیرا اندازه و تناوب عناصر پراکندگی آن ها بزرگ تر از مرتبه طول موج هستند. همچنین، یک کریستال فوتونی همگن نیست، بنابراین نمی توان مقادیر ε ( گذردهی ) یا u ( نفوذپذیری ) را تعریف کرد. [ ۸]
ویکتور وسلاگو ( ۱۹۶۷ ) در حالی که در حال تحقیق بود دربارهٔ اینکه آیا ماده با مولفه های مغناطیسی نور تعامل دارد یا نه، پیش بینی کرد که احتمال شکست با یک نشانه منفی، با توجه به معادله ماکسول وجود دارد. . ضریب شکست با علامت منفی نتیجه گذردهی الکتریکی، ε< ۰ ( کمتر از صفر ) و نفوذپذیری مغناطیسی، μ < ۰ ( کمتر از صفر ) است. [ ۴] [ ۹] تجزیه و تحلیل وسلاگو در بیش از ۱۵۰۰ مقاله بررسی شده و در بسیاری از کتاب ها از آن یاد شده است. [ ۱۰] [ ۱۱] [ ۱۲]
در اواسط دهه ۹۰، فرامواد برای اولین بار برای استفاده به عنوان فناوری های بالقوه برای کاربردهایی مانند تصویربرداری در مقیاس نانومتری و پوشش اشیاء دیده شدند. تا سال ۲۰۱۵، آنتن های فرامواد به صورت تجاری قابل استفاده بودند. [ ۱۳] [ ۱۴]