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Métamatériaux

Auteur(s) : André DE LUSTRAC

Date de publication : 10 janv. 2007

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1 - Origine et développement des métamatériaux

2 - Principes et propriétés

3 - Applications

4 - Perspectives

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INTRODUCTION

Les métamatériaux, comme leur nom l’indique, sont des matériaux artificiels ayant des propriétés physiques supérieures aux matériaux naturels. « Meta » est un préfixe grec signifiant « au-delà » ou « un niveau au-dessus », comme dans métaphysique ou métalogique.

Les métamatériaux sont donc des matériaux ayant des propriétés « au-delà » de ce que l’on peut espérer observer dans des matériaux naturels. Plus précisément, en électromagnétisme et en optique, les métamatériaux présentent des propriétés nouvelles susceptibles d’exciter l’imagination des chercheurs et des ingénieurs comme un indice optique négatif ou un effet Doppler inversé, par exemple.

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https://doi.org/10.51257/a-v1-af3713

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3. Applications

3.1 Applications en micro-ondes

En micro-ondes, les applications concernent principalement des filtres, des déphaseurs et des systèmes antennaires. La contrôlabilité est recherchée dans certaines applications, en particulier dans les déphaseurs et les antennes. Un exemple est donné sur la figure 20 avec une surface de Sievenpiper accordable à base de varactors, qui permet le contrôle d’un faisceau réfléchi dans une antenne à réflecteur . La figure 21 montre une autre application des lignes à indice négatif. Il s’agit d’un coupleur utilisant une ligne à indice négatif (NRI) et une ligne microruban (MS) à propagation normale. Le couplage est meilleur avec la ligne NRI qu’avec une ligne classique (figure 21b ).

La figure 22 montre enfin une application dans le domaine des antennes à balayage. Un réseau d’antennes est alimenté par une succession de lignes de propagation à indice négatif et à déphasage nul. L’angle d’inclinaison θ du diagramme de rayonnement du réseau varie en fonction de la fréquence. Cette variation est plus importante avec des lignes à indice négatif qu’avec des lignes classiques (figure 22b ).

Dans une deuxième version, ces lignes sont rendues accordables à l’aide de capacités variables (varactor), ce qui permet de commander l’angle d’inclinaison θ .

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3.2 Applications en optique

Comme nous l’avons dit précédemment, l’application principale visée en optique est la lentille parfaite ou superlentille, avec des déclinaisons dans des systèmes d’imagerie ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MUNK (B.A.) -   Frequency selective surfaces. Theory and Design.  -  Wiley Interscience (2000).

  • (2) - YAGI (H.) -   Beam transmission of ultra-short waves.  -  IRE Proc., p. 715-741, 16 juin 1928.

  • (3) -   *  -  http://www.darpa.mil/dso/thrust/matdev/nim.htm

  • (4) - PENDRY (J.B.), HOLDEN (A.J.), ROBBINS (D.J.), STEWART (W.J.) -   Low frequency plasmons in thin-wire structures.  -  J. Phys. : Condens. Matter 10 , p. 4785-4809 (1998).

  • (5) - PENDRY (J.B.), HOLDEN (A.J.), ROBBINS (D.J.), STEWART (W.J.) -   Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena.  -  IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 47, p. 2075-2084 (1999).

  • (6) - SMITH (D.R.), PADILLA (W.J.), VIER (D.C.), NEMAT-NASSER (S.C.), SCHULTZ (S.) -   Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity.  -  Phys. Rev. Lett. 84 , p. 4184-4187...

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