Радиофизик ТГУ 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. Он
позволил создать метаматериал с широкими возможностями практического
применения – в медицине, для маскировки объектов, создания антенн.
Первым использование кольцевых проводников описал профессор ТГУ Владимир Якубов. Александр Горст, в свою очередь, на основе теоретических исследований разработал макет нового материала.
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.
– Активное развитие сверхширокополосной радиоэлектроники делает
актуальной разработку метаматериалов, пригодных для широкой полосы
частот, – отметил Александр Горст. – 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.
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.