Présentation

Article interactif

1 - ORIGINE ET DÉVELOPPEMENT DES MÉTAMATÉRIAUX

2 - PRINCIPES ET PROPRIÉTÉS

3 - APPLICATIONS

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : AF3713 v2

Glossaire
Métamatériaux électromagnétiques et optiques

Auteur(s) : André DE LUSTRAC

Relu et validé le 11 mars 2021

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article présente le principe et les propriétés principales des métamatériaux électromagnétiques et optiques. Les principales propriétés physiques sont énumérées, avec en particulier la notion d’indice optique négatif, et de matériaux « à main gauche ». Le concept de métasurface, dérivé à la fois des surfaces sélectives en fréquences et des métamatériaux, est également introduit. Quelques exemples d’applications des métamatériaux et des métasurfaces sont présentés, dans le domaine des micro-ondes mais également en optique. Ces exemples, loin d’être exhaustifs, permettent cependant d’apprécier l’étendue des applications potentielles de ces matériaux.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Electromagnetical and Optical Metamaterials

This paper presents the principle and the main properties of electromagnetic and optical metamaterials. The main physical properties are listed, with, in particular, the concept of negative refractive index, and of "left handed" materials. The concept of metasurface, derived simultaneously from frequency selective surfaces and from metamaterials, is also introduced. Some examples of applications of metamaterials and metasurfaces are presented in the microwave domain but also in optics. These examples, far from being exhaustive, demonstrate the wide range of potential applications of these materials.

Auteur(s)

  • André DE LUSTRAC : Professeur - Directeur de l’Institut d’Électronique Fondamentale - Institut d’Électronique Fondamentale, Université Paris Sud, Orsay, France Université Paris Ouest, Ville d’Avray, France

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. Ce concept peut se décliner dans tous les domaines de la Physique. 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. Mais nous verrons dans la suite qu’un métamatériau n’a pas toujours un indice optique négatif. Il peut présenter seulement une permittivité ou une perméabilité négative. Il peut être seulement magnétique, mais aux fréquences optiques. Il peut également avoir un indice optique nul. Mais nous verrons également que le concept de métamatériau est en réalité très ancien puisque les premiers métamatériaux étaient des verres optiques colorés que l’on retrouve à l’époque romaine, et dans les cathédrales où ils ont été utilisés pour réaliser de magnifiques vitraux.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

microwave   |   electromagnetic compatibility   |   metamaterials   |   left handed materials

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-af3713


Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

5. Glossaire

Métamateriau ; Metamaterial

Matériau artificiel ayant des propriétés physiques au-delà des propriétés des matériaux naturels.

Matériau à main gauche ; Left-handed material

Matériau dans lequel la vitesse de phase de l’onde électromagnétique est négative. L’indice optique de ce matériau est réel mais négatif.

Résonateurs circulaires coupés (RCC) ; split-ring resonators (SRR)

Résonateurs circulaires coupés qui présentent une fréquence de résonance lorsqu’un champ magnétique parallèle à leur axe les traverse. La perméabilité équivalente des ces résonateurs peut devenir négative au voisinage de cette fréquence de résonance.

Vitesse de phase ; phase velocity

Vitesse de changement de la phase d’une onde. Cette vitesse peut devenir négative dans un matériau à main gauche. Dans ce cas le champ électrique, le champ magnétique et le vecteur d’onde de l’onde se propageant dans le matériau forment un trièdre inversé (représenté par les trois doigts de la main gauche, pouce, index et majeur). Dans certains métamatériaux avec un indice optique inférieur à l’unité cette vitesse excède la vitesse de la lumière dans le vide.

Vitesse de groupe ; group velocity

Vitesse de propagation d’un paquet d’onde. Cette vitesse reste positive dans un matériau à main gauche. Cette vitesse également peut dans certains cas excéder la vitesse de la lumière dans le vide.

Métasurface ; metasurface

Structure bidimensionnelle comportant en général des motifs métalliques sur un substrat diélectrique. Les métasurfaces sont les héritières à la fois des surfaces sélectives en fréquences et des métamatériaux. Elles sont utilisées à la fois en optique et en micro-onde pour leurs propriétés de filtrage, de changement de phase, de réflexion, de transmission ou d’absorption.

Superlentille, hyperlentille ; superlens, hyperlens

Dispositif focalisant (ce n’est pas une lentille au sens optique) qui n’est pas limité par la limite de diffraction des systèmes optiques classiques. Ce dispositif utilise un métamatériau à indice négatif.

...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Glossaire
Sommaire
Sommaire

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://archive.darpa.mil/DARPATech2002/presentations/dso_pdf/speeches/BROWNING.pdf

  • (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...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS