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metamaterial-cloaking

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これは何?

🎯 シミュレーターのヒント

📚 用語集

Metamaterial
人工的に設計された複合材料。その電磁特性は化学組成ではなく物理構造によって決まり、天然材料では不可能な動作を可能にします。
Negative Refraction
電磁波が通常の屈折とは反対の方向に曲がる現象。1967 年に Victor Veselago によって初めて理論化され、負の誘電率と透磁率を同時に必要とします。
Transformation Optics
望ましい光の軌跡を、それを達成するために必要な材料特性にマッピングし、光の曲がりを空間の座標変換として扱う数学的枠組み。
Cloaking
散乱したり影を落としたりすることなく電磁波を周囲に誘導し、物体を事実上見えなくすることで、物体を検出不能にするプロセス。
Split-Ring Resonator
メタマテリアルの重要な構成要素: 特定の周波数の電磁波に対して磁気応答を生成する一対の同心の C 字型金属リング。
Permittivity
材料が電場で電気エネルギーを蓄える能力。メタマテリアルは負の誘電率を達成できるため、電磁波の伝播を大幅に制御できます。
Permeability
磁場に対する材料の反応。負の誘電率と同時に負の透磁率を達成すると、クローキングに必要な左手系の材料が作成されます。
Carpet Cloak
平らな地面の一部としてオブジェクトを表示することで、平面上のオブジェクトを隠すマントの一種で、完全な 3D マントよりも製造が容易です。
Mantle Cloak
2012 年にオースティン大学で実証された、物体からの電磁散乱を打ち消す、薄くて柔軟なメタマテリアル表面。
Broadband Cloaking
広範囲の周波数にわたって同時にクロークを機能させるという課題は、メタマテリアルが本質的に狭帯域であるため、未解決の主要な問題です。
Acoustic Cloaking
クローキングの原理を音波に拡張し、ソナーから物体を隠したり、音響エネルギーから保護したりすることが可能になります。
Superlens
2000 年にペンドリーによって提案された古典的な回折限界を突破し、光の波長より小さい細部を解像できるメタマテリアル レンズ。
Scattering Cross-Section
物体が到来する波をどれだけ偏向または散乱させるかを示す尺度。完全にクローキングすると、これがゼロになります。

🏆 主要人物

Sir John Pendry (1996-2006)

1990 年代に実用的なメタマテリアル設計を提案し、電磁クローキングのための変換光学に関する基礎的な 2006 年のサイエンス論文を共著しました。

David R. Smith (2000-2006)

最初の負の屈折率を持つメタマテリアルを構築し (2000 年、カリフォルニア大学サンディエゴ校)、マイクロ波用の最初の実用的な透明マントを実証したチームを率いました (2006 年、デューク大学)

Ulf Leonhardt (2006)

ペンドリーの変換光学法を補完する、クローキングに対する光学的等角マッピング手法を独立して Science (2006) に発表

Victor Veselago (1967)

ロシアの物理学者。1967 年に負の誘電率と透磁率を同時に持つ物質を初めて理論化し、実験による実現の 30 年前に概念的な基礎を築いた

David Schurig (2006)

スミスおよびペンドリーとともに博士研究員としてデューク大学で最初の実験用電磁マントを設計および構築した

Andrea Alu (2012)

UT オースティン校でプラズモニックおよびマントル クローキング技術を開発し、電磁散乱をキャンセルする薄い柔軟なマントを実証

Steve Cummer (2006)

デューク大学でクローキング理論を確認する初の全波電磁シミュレーションを実行し、音響メタマテリアルの先駆者にもなった

🎓 学習リソース

💬 学習者へ

メタマテリアルのクローキングは、SF と科学事実の間の境界が私たちが思っているよりも薄いことを示しています。ペンドリーとスミスが最初に物体の周りで光を曲げることを提案したとき、多くの物理学者は懐疑的でした。それでも数か月以内に、実際に動作するプロトタイプが完成しました。レッスンは?自然の法則は不可視化を妨げるものではありません。自然の法則は、適切な構造を設計するのに十分な賢さを私たちに要求するだけです。この技術がレーダーから見えない航空機、耐震クローキングによる耐震建物、あるいは回折限界を超えた医療画像につながるかどうかにかかわらず、すべては波が物質とどのように相互作用するかを理解することから始まります。

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