Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Metamateriály jsou uměle vytvořené kompozitní periodické struktury s elementární buňkou mnohem menší než vlnová délka záření, pro kterou jsou určeny. Tyto materiály mohou představovat prostředí s elektromagnetickými vlastnostmi, které se v přírodě nevyskytují. Ukazuje se, mimo jiné, že vhodnou kombinací použitých složek je možné vytvořit např. tzv. „plášť neviditelnosti“ nebo destičky se záporným indexem lomu umožňující překonat difrakční mez při optickém zobrazování. Těchto vlastností lze ale využít vždy jen v úzkém spektrálním oboru vymezeném šířkou velmi ostrých magnetických rezonancí (permeability). Z tohoto důvodu jsme navrhli a experimentálně realizovali metamateriál s laditelným rozsahem záporné efektivní permeability v terahertzové spektrální oblasti (0.2 – 0.36 THz) [H. Němec a kol., Phys. Rev. B 79, 241108 (2009)]. Tato struktura je tvořena polem nemagnetických tyčinek z incipientního ferroelektrika SrTiO₃, které má vysokou laditelnou permitivitu. Magnetické odezvy a jejího ladění je dosaženo díky teplotní závislosti permitivity SrTiO₃, která určuje rezonantní lokalizaci elektromagnetického pole uvnitř tyčinek (tzv. Mieovy rezonance). Spektrální polohy rezonancí pak závisí na geometrických parametrech tyčinek a na jejich laditelné permitivitě. Elektromagnetická vazba mezi sousedními tyčinkami je zanedbatelná. Při vhodném poměru rozměrů tyčinek lze též dosáhnout širokopásmové magnetické odezvy [R. Yahiaoui a kol., Opt. Lett. 34, 3451 (2009)]. (více...)

Obr. 1: (a) Struktura metamateriálu změřená v transmisním elektronovém mikroskopu. (b) Transmisní spektra získaná při různých teplotách; ostré minimum odpovídá nejnižší Mieově rezonanci, která je spojena s efektivní magnetickou odezvou. (c) Efektivní magnetická permeabilita (Re μ and Im μ) při pokojové teplotě.