Керамические резонаторы стали метаматериалами

Главные области применения керамики сегодня — конденсаторы и резонаторы. В них явление механического резонанса используется для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы.

Используя стандартные керамические резонаторы, адъюнкт-профессор Мичиганского технологического университета (США) Елена Семучкина смогла таким образом преобразовать прохождение электромагнитных волн, что они радикально изменили направление своего распространения, став метаматериалами с отрицательным индексом преломления.

«Мы предложили использовать маленькие керамические резонаторы как искусственные «атомы» [базисные компоненты] метаматериалов», — поясняет Елена.

Елена Семучкина испытывает метаматериалы на основе керамических резонаторов в безэховой камере Мичиганского технологического университета. (Фото MTU.)

Сегодня абсолютное большинство метаматериалов изготавливается кустарным образом из металлических колец и обрезков проводов. Это, если взглянуть на проблему с неожиданной стороны, чревато большой трудоёмкостью конечного метаматериала, а также значительными токами утечки, равно как и опасностью короткого замыкания при работе таких систем.

Материалы, предложенные американской исследовательницей, сильно отличаются по своим базовым качествам. Это керамика и (там, где требуются другие рабочие частоты) некоторые виды стекла, то есть диэлектрики. Им несвойственны токи утечки, они безопаснее и уже сегодня производятся крупными сериями, что позволяет от лабораторной сборки метаматериалов перейти к их модульной компоновке из изделий заводского изготовления.

При помощи таких компонентов исследовательнице удалось сделать невидимыми небольшие объекты в инфракрасном диапазоне (масса очевидных военных применений), а впоследствии и в диапазоне микроволн.

Напомним, что метаматериалы могут использоваться не только для маскировки объектов, но и для создания так называемых суперлинз, разрешение которых превышает дифракционный предел. Новый подход к сборке метаматериалов уже в ближайшем будущем, полагает автор работы, может радикально упростить создание на этой базе микроантенн, способных принимать микроволновые сигналы на значительных расстояниях.

Отчёт об исследовании принят к публикации в издании Journal of Microelectronics and Electronic Packaging.

Подготовлено по материалам Мичиганского технологического университета.