Дважды отрицательные среды на основе магнитных метаматериалов и полупроводников для микроволнового диапазона частот

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты теоретического исследования и численного моделирования в программе MaxLLG ферромагнитных метаматериалов с металлическими (немагнитными) включениями, а также бигиротропных сред со свойствами ферромагнитного полупроводника. Продемонстрирована возможность получения из таких материалов дважды отрицательных сред, в которых на частотах микроволнового диапазона существует обратная электромагнитная волна.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Гришин

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: sergrsh@yandex.ru
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

М. Д. Амельченко

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: sergrsh@yandex.ru
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

А. В. Жабова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: sergrsh@yandex.ru
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

Ф. Ю. Огрин

Эксетерский университет; MaxLLG Ltd.

Email: sergrsh@yandex.ru

Department of Physics, University of Exeter

Великобритания, Стокер Роад, Эксетер, EX4 4QL; 6 Баббадж Вэй, Клист Хонитон, Эксетер, EX5 2FN

С. А. Никитов

Институт радиотехники и электроники РАН им. В.А. Котельникова

Email: sergrsh@yandex.ru
Россия, ул. Моховая, 11, стр. 7, Москва, 125009

Список литературы

  1. Metamaterials Handbook / Ed. by F. Capolino. Boca Raton: CRC Press/Taylor & Francis, 2009.
  2. Евтихов М.Г., Никитов С.А. // РЭ. 2008. Т. 53. № 3. C. 261.
  3. Гуревич А.Г. Ферриты на сверхвысоких частотах. М.: Физматлит, 1960.
  4. Ахиезер А.И. Электродинамика плазмы. М.: Наука, 1974.
  5. Веселаго В.Г. // Успехи физ. наук. 1967. Т. 92. № 3. С. 517.
  6. Шараевский Ю.П. // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2012. Т. 20. № 1. С. 33. https://doi.org/10.18500/0869-6632-2012-20-1-33-42
  7. Cтил М., Вюраль Б. Взаимодействие волн в плазме твердого тела. М.: Атомиздат, 1973.
  8. Smith D.R., Padilla W.J., Vier D.C. et al. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. № 18. P. 4184. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.4184
  9. Pendry J.B. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. № 18. P. 3966. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.3966
  10. Вашковский А.В., Локк Э.Г. // Успехи физ. наук. 2004. Т. 174. № 6. С. 657. https://doi.org/10.3367/UFNr.0174.200406e.0657
  11. He Y., He P., Yoon S.D. et al. // J. Magn. Magn. Mat. 2007. V. 313. P. 187. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.12.031
  12. Zhao H., Zhou J., Zhao Q. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 91. № 13. P. 131107. https://doi.org/10.1063/1.2790500
  13. Bi K., Zhou J., Zhao H. et al. // Opt. Express. 2013. V. 21. № 9. P. 10746. https://doi.org/10.1364/OE.21.010746
  14. Rachford F.J., Armstead D.N., Harris V.G., Vittoria C. // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99. № 5. P. 057202. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.057202)
  15. Huang Y.J., Wen G.J., Li T.Q. et al. // IEEE Antennas and Wireless Propagation Lett. 2012. V. 11. P. 264. https://doi.org/10.1109/LAWP.2012.2189090
  16. Dewar G. // New J. Phys. 2005. V. 7. P. 161. https://doi.org/10.1088/1367-2630/7/1/161
  17. Couture S., Gauthier J., Kodera T., Caloz C. // IEEE Antennas and Wireless Propagation Lett. 2010. V. 9. P. 1022. https://doi.org/10.1109/LAWP.2010.2089597
  18. Гришин С.В., Амельченко М.Д., Шараевский Ю.П., Никитов С.А. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. № 18. С. 32. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.18.51470.18873
  19. Amel’chenko M.D., Grishin S.V., Ogrin F.Y., Nikitov S.A. // Phys. Rev. B. 2023. V. 108. № 22. P. 224401. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.224401
  20. Amel’chenko M.D., Grishin S.V., Ogrin F.Y., Nikitov S.A. // Appl. Phys. Lett. 2025. V. 126. № 10. P. 101702. https://doi.org/10.1063/5.0250416
  21. Гришин С.В., Богомолова А.В., Никитов С.А. // Письма в ЖТФ. 2022. Т. 48. № 5. С. 39. https://doi.org/10.21883/PJTF.2022.05.52156.18955
  22. Bogomolova A.V., Ogrin F.Yu., Nikitov S.A., Grishin S.V. // J. Magn. Magn. Mat. 2023. V. 587. Article No. 171278. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2023.171278
  23. Bogomolova A.V., Grishin S.V., Nikitov S.A. // IEEE Trans. 2024. V. MAG-60. № 9. Pt.1. Article No. 2400305. https://doi.org/10.1109/TMAG.2024.3422797
  24. Богомолова А.В., Романенко Д.В., Гришин С.В. // Письма в ЖТФ. 2025. Т. 51. № 2. С. 47. https://doi.org/10.61011/PJTF.2025.02.59558.20060

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематические изображения анализируемых структур: (а) – ФМ-среда; (б) – ФМ-метаматериал; (в) – увеличенный фрагмент периодической решетки ФМ-метаматериала, моделируемого в программе MaxLLG.

Скачать (117KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Частотные зависимости эффективных материальных параметров µэф (кривая 1) и εэф (кривая 2) (а) ФМ-среды и (б) ФМ-метаматериала. Область I – DPS-среда, область II – MNG-среда, область III – DNG-среда и область IV – ENG-среда. Расчеты выполнены для H0 = 0.3 Tл, 4πM0 = 1750 Гс, εот = 16, r1 = 0.01 см, r2 = 0.03 см и T = 0.2 см.

Скачать (93KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Дисперсионные характеристики ТЕ-ЭМВ, существующих в поперечно намагниченных ФМ-среде (а, в) и ФМ-метаматериале (б, г). Область I – DPS-среда, область II – MNG-среда, область III – DNG-среда и область IV – ENG-среда. Показаны результаты аналитической теории (а, б) и результаты численного моделирования в MaxLLG (в, г). Расчеты выполнены для H0 = 0.3 Tл, 4πM0 = 1750 Гс, εот = 16, r1 = 0.01 см, r2 = 0.03 см, T = 0.2 см и σ = 108 См/м.

Скачать (158KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Частотные зависимости эффективных материальных параметров µэф⏊ (кривая 1) и εэф⏊ (кривая 2) бигиротропной среды, полученные при изменении концентрации электронов в плазме N: 5 × 1011 (а), 2 × 1012 (б), 4 × 1012 (в) и 1017 см–3 (г). Последнее значение N соответствует концентрации электронов в ФМ-полупроводнике. Область I – DPS-среда, область II – MNG-среда, область III – DNG-среда и область IV – ENG-среда. Расчеты выполнены для H0 = 0.3 Tл, 4πM0 = 1750 Гс и εот = 16.

Скачать (161KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Дисперсионные характеристики ТЕ-ЭМВ, существующих в поперечно намагниченной бигиротропной среде, полученные при изменении концентрации электронов в плазме N: 5 × 1011 (а), 2 × 1012 (б), 4 × 1012 (в) и 1017 см–3 (г). Последнее значение N соответствует концентрации электронов в ФМ-полупроводнике. Область I – DPS-среда, область II – MNG-среда, область III – DNG-среда и область IV – ENG-среда. Расчеты выполнены для H0 = 0.3 Tл, 4πM0 = 1750 Гс и εот = 16.

Скачать (165KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025