性质

A split-ring resonator array arranged to produce a negative index of refraction, constructed of copper split-ring resonators and wires mounted on interlocking sheets of fiberglass cirt board. The total array consists of 3 by 20×20 unit cells with overall dimensions of 10×100×100 milimeters. The height of 10 milimeters measures a little more than six subdivision marks on the ruler, which is marked in inches.Credit:NASA Glenn Research Center.

负折射率超材料由俄罗斯理论物理学家维克托·韦谢拉戈（英语：Victor Veselago）于1967年在理论上首次提出。当时，这种材料被称为“左手材料”或“负折射率”材料，其光学性质与玻璃、空气等透明物质的性质相反，光在这种材料中的弯曲和折射行为不同寻常，出人意料，背离人类的直觉。然而，直到33年后，第一个实用的超材料才被制造出来。

负折射率超材料用于以新的方式控制电磁波。比如，天然物质的光学和电磁性质通过化学来改变，而超材料通过单胞的几何排列来控制电磁性质。单胞有序排列的线度小于电磁波的某一波长。人工的单胞对波源的电磁辐射有响应。超材料对电磁波的总的响应比通常材料更宽广。

通过改变单胞的形状、大小和构型，可以改变材料的电容率和磁导率，由此控制电磁波的传输。电容率和磁导率这两个参数决定了电磁波在物质中的波的传播。调控这两个参数可以使材料的折射率为负值或零，而通常的材料的折射率为正值。超材料的性质依赖于人的预先设计，其光学性质是透镜、平面镜和常规材料所不及。

反向传播

在负折射率超材料中，电磁波可以反向传播，这使得衍射极限下分辨成像成为可能，此即为亚波长成像。

材料

第一个实用的超材料工作于微波波段。外形上，它像一个个水晶宫格子，格子的间距小于微波波长。

光频带

应用

负折射率材料在传统领域中的应用如无线电，电磁波接收系统等，用于制作超材料天线。其他方面的应用正在研究中，如电磁波，微波吸收装置、小型谐振腔、波导管、相位补偿器、微波透镜等等。它们借由超材料的性质可以不受衍射效应的限制。

在可见光范围，超材料制成的透镜可以避开衍射效应的限制，用来研发毫微光刻技术来制备纳米电路。这会在生物医学以及亚波长影印技术方面大展宏图。

负的介电常数和磁导率

复合材料的频带

左手材料的描述

各向同性与负参数

负折射率的实验验证

NIM的基本的电磁特性

左手材料的负折射率

对可见光的影响

负折射率材料的影响

当导磁率μ= 1时，负折射率材料会导致电动力学方程计算结果的改变。当μ”的值大于1时，会影响到包括司乃耳定律、多普勒效应、切伦科夫辐射、菲涅耳方程以及Fermat原理。

由于折射率是光学中的一个中心概念，改变折射率会重新认识、定义一些光学定律.

反常现象

高斯脉冲光会有反常色散现象。（随着波长增加，折射率减小，有可能导致群速度大于光速的情况被称作反常色散现象。） However the speed of transmitting information is always limited to c.

学术研究

超材料是美国政府广泛研究的领域，包括美国空军，美国军队，以及美国海军航空系统司令部。同时，众多的院校也在研究这一课题。

California Institute of Technology

杜克大学

哈佛大学

Helsinki University of Technology

Iowa State University

Imperial College London

Max Planck Society

National Institute of Standards and Technology

Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

伦敦大学

加州柏克莱大学

尔湾加州大学

洛杉矶加州大学

圣地牙哥加州大学

科罗拉多大学

科罗拉多大学科罗拉多泉校区

罗彻斯特大学

克莱姆森大学

参见

材料

参考

拓展阅读

S. Anantha Ramakrishna; and Tomasz M. Grzegorczyk.Physics and Applications of Negative Refractive Index Materials(PDF). CRC Press. 2008. doi:10.1201/9781420068764.ch1. ISBN 978-1-4200-6875-7. 

Ramakrishna, S Anantha.Physics of negative refractive index materials(PDF). Reports on Progress in Physics. 2005, 68 (2): 449.Bibcode:2005RPPh...68..449R. doi:10.1088/0034-4885/68/2/R06. 

Pendry, J.; Holden, A.; Stewart, W.; Youngs, I.Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures(PDF). Physical Review Letters. 1996, 76 (25): 4773–4776.Bibcode:1996PhRvL..76.4773P. doi:10.1103/PhysRevLett.76.4773. PMID 10061377. 

Pendry, J B; Holden, A J; Robbins, D J; Stewart, W J.Low frequency plasmons in thin-wire structures(PDF). Journal of Physics: Condensed Matter. 1998, 10 (22): 4785–4809.Bibcode:1998JPCM...10.4785P. doi:10.1088/0953-8984/10/22/007.  Also see thePreprint-author"s copy.

Pendry, J.B.; Holden, A.J.; Robbins, D.J.; Stewart, W.J.Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena(PDF). IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1999, 47 (11): 2075–2084.Bibcode:1999ITMTT..47.2075P. doi:10.1109/22.798002. 

Padilla, Willie J.; Basov, Dimitri N.; Smith, David R.Negative refractive index metamaterials(PDF). Materials Today. 2006, 9 (7–8): 28. doi:10.1016/S1369-7021(06)71573-5. 

Slyusar V.I.Metamaterials on antenna solutions. (Free PDF download). International Conference on Antenna Theory and Techniques, 6–9 October 2009, Lviv, Ukraine.

Bayindir, Mehmet; Aydin, K.; Ozbay, E.; Markoš, P.; Soukoulis, C. M.Transmission properties of composite metamaterials in free space(PDF). Applied Physics Letters. 2002-07-01, 81: 120.Bibcode:2002ApPhL..81..120B. doi:10.1063/1.1492009. 

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