Nghiên cứu công nghệ chế tạo và tính chất của
giả vật liệu Metamaterial
Lê Thị Quỳnh
Trường Đại học Công nghệ
Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô
Người hướng dẫn: TS. Vũ Đình Lãm
Năm bảo vệ: 2011
Abstract: Tổng quan về vật liệu Metamaterials: Lịch sử hình thành và phát triển vật
liệu chiết suất âm; Các loại vật liệu Metamaterials; Tình hình nghiên cứu trong và
ngoài nước; Ứng dụng; Mô hình giải thích tương tác sóng sóng điện từ với vật liệu
MMs. Trình bày phương pháp thực nghiệm và mô phỏng: Lựa chọn cấu trúc và vật
liệu; Xây dựng hệ thiết bị chế tạo mẫu; Công nghệ chế tạo vật liệu; Phương pháp đo;
Phương pháp mô phỏng; Phương pháp tính độ từ thẩm, độ điện thẩm và chiết suất.
Nghiên cứu vật liệu Metamaterials hoạt động ở vùng tần số GHz: Cộng hưởng từ và
cộng hưởng điện trong vật liệu MMs có cáu trúc CWP; Ảnh hưởng của phân cực sóng
điện từ lên tính chất vật liệu; Vật liệu MMs có cấu trúc CWP; Vật liệu MMs có chiết
suất âm; Độ dày lớp điện môi. Thiết kế và mô phỏng vật liệu Metamaterials có cấu
trúc nano haotj động ở vùng tần số THz: Cộng hưởng từ và cộng hưởng điện; Ảnh
hưởng của chiều dài và chiều rộng CW; Ảnh hưởng của lớp điện mô; Ảnh hưởng của
lớp kim loại.
Keywords: Công nghệ Nano; Vật liệu từ; Tần số; Giả vật liệu
Content
MỞ ĐẦU
Năm 2000, Smith và cộng sự lần đầu tiên chế tạo thành công vật liệu metamaterial có
chiết suất âm, vật liệu mà đã được Veselago đề xuất vào năm 1968. Đây là vật liệu có cấu
trúc nhân tạo, đồng thời có độ từ thẩm và độ điện thẩm âm (µ < 0, ε < 0), hay nói cách khác
là vật liệu có chiết suất âm. Vật liệu này hiện nay đang được các nhà khoa học quan tâm
nghiên cứu một cách đặc biệt vì những tính chất vật lý kỳ diệu mà các vật liệu tồn tại trong tự
nhiên không có được như tia tới và tia khúc xạ nằm cùng ở một phía, độ dịch chuyển Doopler
bị đổi ngược, bức xạ Cherenkov chỉ về hướng khác, vận tốc pha và vận tốc nhóm của sóng
truyền luôn ngược nhau. Bên cạnh đó, bằng việc sử dụng các cấu trúc cộng hưởng điện từ có

hưởng của hằng số mạng, vị trí tương đối và sự tương tác của hai thành phần điện và từ là
một trong những chìa khoá để giải quyết các vấn đề trên. Đây cũng là vấn đề chính mà đề tài
mong muốn được tập trung đi sâu nghiên cứu. Với lý do đó, chúng tôi lựa chọn luận văn với
tiêu đề là: “Nghiên cứu công nghệ chế tạo và tính chất của giả vật liệu Metamaterial”.
Luận văn được thực hiện dựa trên sự kết hợp giữa mô phỏng và chế tạo cùng các phép đo
thực nghiệm.
Bố cục của luận văn bao gồm 4 chương ngoài phần mở đầu và kết luận:
Phần 1: MỞ ĐẦU
Phần 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chương 1- Tổng quan về vật liệu Metamaterial
Chương 2 - Phương pháp thực nghiệm và mô phỏng
Chương 3 - Vật liệu Metamaterials hoạt động ở tần số GHz
Chương 4 - Thiết kế và mô phỏng vật liệu metamaterial có cấu trúc nanô hoạt
động ở vùng tần số THz
Phần 3: KẾT LUẬN
I. Tổng quan về metamaterial
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển vật liệu có chiết suất âm
1.2. Các loại metamaterials (MMs)
1.3. Tình hình nghiên cứu về MMs trong và ngoài nước
1.4. Các ứng dụng của MMs
1.5. Mô hình giải thích tuơng tác sóng điện từ với MMs
II. Numerical simulation method and experiments
2.1. Lựa chọn cấu trúc và vật liệu
2.2. Xây dựng hệ thiết bị thí nghiệm
2.3. Công nghệ chế tạo vật liệu
2.4. Phương pháp đo đạc
2.5. Phuơng pháp mô phỏng

2


[5] C. Enkrich, M. Wegener, S. Linden, S. Burger, L. Zschiedrich, F. Schmidt, J. F.
Zhou, Th. Koschny, and C.   M. Soukoulis, Magnetic Metamaterials at Telecommunication
and Visible Frequencies, Phys. Rev. Lett. 95, 203901 (2005)
[6] N. Engheta, “An idea for thin subwavelength cavity resonators using metamaterials
with negative permittivity and permeability,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. 1, 10
(2002).
[7] M. Kafesaki, I. Tsiapa, N. Katsaraki, Th. Koschny, C. M. Soukoulis, and E. N.
Economon, “Left-handed metamaterials: The fishnet structure and its variations,” Phys. Rev.
B 75, 235114 (2007).
[8] V. D. Lam, J. B. Kim, S. J. Lee, and Y. P. Lee, “Left-handed behavior of combined
and fishnet structures,” J. Appl. Phys. 103, 033107 (2008).
[9] V. D. Lam, J. B. Kim, Y. P. Lee, and J. Y. Rhee, “Dependence of the magneticresonance frequency on the cut-wire width of cut-wire pair medium,” Opt. Express 15, 16651
(2007).
[10] V.D.Lam, N.T.Tung, P. Lievens, and Y.P.Lee “Characterization and
electromagnetic response of a -shaped metamaterial”, Accepted to be published in the Eur.

3


Phys. J. B [11] H. J. Lee and J.-G. Yook, “Biosensing using split-ring resonators at
microwave regime,” Appl. Phys. Lett. 92, 254103 (2008).
[12] A. M. Nicolson and G. F. Ross, IEEE Trans. Instrum. Meas.19, 377 (1970).
[13] Xianzhong Chen, Yu Luo, Jingjing Zhang, Kyle Jiang, John B. Pendry, and Shuang
Zhang, “Macroscopic invisibility cloaking of visible light” Nature Communication 2 DoI:
10.1038/ncomms1176 (2011).
[14] J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart,“Magnetism from
conductors and enhanced nonlinear phenomena,”IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.
47, p. 2075, 1999.
[15] J. B. Pendry, “Negative refraction makes a perfect lens,” Phys. Rev. Lett. 85, 3966
(2000).

materials using simple short wire pairs,” Phys. Rev. B 73, 041101(R) (2006).
[29] S. Zhang et al, "Extreme light-bending power", Nature Communication 470, 343,
2011.
[30] Baile Zhang, YuanLuo, XiaogangLiu, and George Barbast “Macroscopic
Invisibility Cloak for Visible Light” Phys. Rev. Lett. 106 033901(2011).
[31] www.cst.com

4