Metamateriais com Índice de Refração Negativo - Uma Revisão
Metamaterials with Negative Refractive Index – A Review
DOI:
https://doi.org/10.13102/cad.fs.uefs.v24i01.13264Palavras-chave:
Índice de Refração Negativo, Metamateriais, Equações de Maxwell, Efeito Doppler Reverso.Resumo
Neste trabalho fazemos uma revisão teórica sobre a física dos chamados materiais de mão esquerda, ou materiais com índice de refração negativo. Propostos originalmente em 1968, por Vitor Veselago, esses materiais permaneceram como uma curiosidade teórica por décadas, até que em 2001, Shelby e outros, construíram experimentalmente um material desse tipo, utilizando uma combinação de estruturas de fios finos e anéis partidos ressonantes. Para termos um material com índice de refração negativo precisamos construir um metamaterial que tenha resposta negativa, ou seja, permissividade elétrica (ϵ) e permeabilidade magnética (µ) negativas. Esse tipo de material tem propriedades inusitadas como um sistema de mão esquerda entre os vetores campo elétrico (), campo magnético () e vetor de onda (). Como resultado, as frentes de onda se propagam no sentido oposto ao deslocamento da onda. Esse comportamento inusitado leva a fenômenos bem diferentes do que os livros textos de electromagnetismo costumam tratar, como propagação reversa, refração negativa e efeito Doppler reverso. Fenômenos esses que podem auxiliar no ensino de electromagnetismo, uma vez que tornam mais clara a diferença entre o vetor de propagação da onda e o vetor de Poynting. Essas propriedades únicas tem permitido diversas aplicações como o desenvolvimento de antenas e dispositivos de comunicação, lentes perfeitas e mantos de invisibilidade. Ao longo do texto apresentamos uma revisão da física por traz dos materiais com índice de refração negativo. Começamos com as equações de Maxwell em um meio material e como elas levam a equação de onda. A partir daí, mostramos os efeitos de diferentes escolhas para os parâmetros ϵ e µ. Mostramos como o princípio da causalidade nos leva a definir índice de refração negativo e, por fim, discutimos algumas propriedades e efeitos interessantes desse tipo de material e apresentamos perspectivas futuras para essa área.
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