Томский студент первым в мире создал метаматериал из замкнутых кольцевых проводников

Радиофизик Томского госуниверситета Александр Горст под руководством профессора Владимира Якубова и инженера Александра Мироньчева создал метаматериал по новой технологии – с использованием кольцевых проводников и ближнепольного взаимодействия. Этот метод применяется впервые в мире, сообщает пресс-служба вуза.

Метаматериал – это многокомпонентный искусственный материал с отрицательным показателем преломления, он состоит из пластичной основы и жесткого наполнителя. Его эффективные электромагнитные свойства выходят за пределы свойств образующих их компонентов. Разработчик при синтезировании метаматериала может варьировать различные свободные параметры – размеры структур, форму, постоянный и переменный период между ними и другие.

Наиболее известный способ получения метаматериалов – это создание композиционной структуры, основанной на кольцевых проводниках с разрезом или проводниках конечной длины. Они являются крайне резонирующей структурой, которая не позволяет расширять рабочую полосу частот.

Первым использование кольцевых проводников описал профессор ТГУ Владимир Якубов. Александр Горст, в свою очередь, на основе теоретических исследований разработал макет нового материала.

"Активное развитие сверхширокополосной радиоэлектроники делает актуальной разработку метаматериалов, пригодных для широкой полосы частот. В моей работе предложен новый подход к созданию метаматериалов на основе замкнутых кольцевых проводников, определенным образом погруженных в фоновую диэлектрическую среду. Использование таких элементов позволяет существенно расширить полосу рабочих частот. В метаматериалах на основе проводников конечной длины или кольцевых с разрезом это 500 МГц, а у нас до 1,2 ГГц", – отметил Александр Горст.

Расширение полосы рабочих частот сделало материал более функциональным, его можно использовать для создания антенн малых размеров, неотражающих покрытий, что полезно при маскировке объектов, для обеспечения безопасности, а также в медицинской диагностике. Например, покрытый метаматериалом объект не отражает часть сигнала от радиолокационной вышки, и оператор не сможет точно определить форму предмета, размер и другие параметры. С другой стороны, метаматериал позволяет создавать фокусированное изображение более высокого качества – при радиотомографии для обнаружения запрещенных вещей в багаже или для диагностики заболеваний.

За разработку метаматериала для радиодиапазона Александр Горст в 2018 году награжден медалью РАН в области разработки или создания приборов, методик, технологий и новой научно-технической продукции научного и прикладного значения.