超构材料

超构材料（metamaterial），理学-物理学-光学-〔光的应用〕-〔光学材料〕，由具有亚波长尺度的人工基本单元周期性/非周期性排列而成的材料。又称新型人工电磁材料、新型人工电磁媒质、超材料。超构材料通过在关键物理尺度上对构成材料的基本单元进行有序设计，可以突破某些现有规律的限制，从而获得可控的超常材料功能。超构材料的研究可以追溯到20世纪60年代。R.E.柯林在著作《导波场论》中明确提出了仿真介质的概念，即利用人工方法实现电磁参数可控的等效介质。苏联科学家V.韦谢拉格提出了左手材料的概念，并理论分析和预测了其电磁特性：在介电常数和磁导率均为负的材料中，电场、磁场和波矢具有左手螺旋关系，电磁波会产生负折射、逆多普勒现象和反向切伦科夫辐射等。他称这种介质为左手材料，后来又称双负材料、负折射率材料。20世纪90年代中后期，英国帝国理工学院的J.彭德里等人创造性地用人造的金属谐振单元模拟原子结构，然后将这些人工“原子”按照周期性排列，从而实现了微波频段的等效负介电常数和磁导率，开创了超构材料领域的研究。