Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu sự tương tác của siêu vật liệu - metamaterials với trường điện từ trên cơ sở lý thuyết môi trường hiệu dụng

Mục đích nghiên cứu của luận văn: Thiết kế và mô phỏng siêu vật liệu có độ từ thẩm âm ở vùng THz; mở rộng dải tần số hoạt động của siêu vật liệu; thiết kế và mô phỏng siêu vật liệu có thể tùy biến tính chất bằng tác động ngoại vi là nhiệt độ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu sự tương tác của siêu vật liệu - metamaterials với trường điện từ trên cơ sở lý thuyết môi trường hiệu dụng ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN —————— FFF —————— BÙI SƠN TÙNG NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC CỦA SIÊU VẬT LIỆU - METAMATERIALS VỚI TRƯỜNG ĐIỆN TỪ TRÊN CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔI TRƯỜNG HIỆU DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN —————— FFF —————— BÙI SƠN TÙNG NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC CỦA SIÊU VẬT LIỆU - METAMATERIALS VỚI TRƯỜNG ĐIỆN TỪ TRÊN CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔI TRƯỜNG HIỆU DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60 44 07 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. VŨ ĐÌNH LÃM Hà Nội - 2012 LỜI CẢM ƠN Luận văn này đã được hoàn thành tại Phòng Vật lý Vật liệu Từ và Siêu dẫn – Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Đình Lãm. Đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới TS. Vũ Đình Lãm, người thầy đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô giáo, các anh chị và bạn học tại Khoa Vật lý - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, đã tận tình giảng dạy và chỉ bảo tôi trong suốt những năm học qua. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy/cô và anh/chị phòng Vật lý Vật liệu Từ và Siêu dẫn, các thành viên trong nhóm nghiên cứu metamaterials của Viện Khoa học Vật liệu: NCS. Nguyễn Thanh Tùng, NCS. Nguyễn Thị Hiền, NCS. Đỗ Thành Việt, CN. Phạm Văn Tưởng, CN. Nguyễn Trọng Tuấn, CN. Bùi Xuân Khuyến, SV. Nguyễn Văn Dũng, những người đã nhiệt tình đóng góp các ý kiến và giúp đỡ tôi trong nghiên cứu khoa học. Đồng thời, tôi xin được gửi lời cảm ơn đặc biệt tới GS. YoungPak Lee, Trung tâm Quang lượng tử, Đại học Hanyang, Hàn Quốc về sự hợp tác và hỗ trợ trong nghiên cứu khoa học. Luận văn được hoàn thành với sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST04.05/11-12) và đề tài hợp tác song phương Việt-Bỉ (FWO.2011.35). Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn bạn bè và người thân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2012 Học viên Bùi Sơn Tùng Mục lục Mở đầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Chương 1 - TỔNG QUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1. Phân loại vật liệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2. Lý thuyết môi trường hiệu dụng và định nghĩa siêu vật liệu . . . . . . . 6 1.3. Vật liệu có độ điện thẩm âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.4. Vật liệu có độ từ thẩm âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.5. Vật liệu có chiết suất âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.6. Một số tính chất của vật liệu chiết suất âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.7. Một số ứng dụng của siêu vật liệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.8. Mô hình lai hóa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Chương 2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.1. Lựa chọn cấu trúc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.2. Phương pháp mô phỏng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.3. Phương pháp tính toán các tham số điện từ hiệu dụng . . . . . . . . . . 33 Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1. Chương trình tính toán các tham số điện từ hiệu dụng . . . . . . . . . . 37 3.2. Siêu vật liệu có độ từ thẩm âm hoạt động ở vùng tần số THz . . . . 41 3.3. Mở rộng dải tần của siêu vật liệu bằng mô hình lai hóa . . . . . . . . . 45 3.4. Siêu vật liệu có khả năng tùy biến . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Kết luận . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Kế hoạch tiếp theo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Các công trình đã được công bố liên quan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Tài liệu tham khảo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Phụ lục . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Danh mục các hình vẽ 1.1 Giản đồ biểu ...