双曲传输线特异材料的电磁特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11504211
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2202.光与物质相互作用
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Hyperbolic metamaterials,being a particular class of artificial microstructure materials, are useful for engineering electromagnetic space and controlling electromagnetic transmission. Hyperbolic metamaterial is described by the diagonal permittivity tensor with the principal components being of the opposite signs which results in a hyperbolic shape of the isofrequency contours. Unusual properties which are difficult to be realized by natural materials are due to the hyperbolic isofrequency surfaces in the wave vector space. Investigation on electromagetic properties of hyperbolic metamaterial has become one of the most exciting areas in the photophysics and condensed physics fields, due to their unique physical properties and unmatched potential applications.. In this research program, based on transmission line approach we will study both theoretically and experimentally the electromagnetic peroperties of hyperbolic metamaterials at microwave frequencies. Firstly, we focus on the novel electromagnetic phenomenons induced by high wave vector transmitted waves in hyperbolic transmission-line metamaterials. This program mainly studies the Sub-wavelength propagation properties induced by the high transmitted wave and the anomalous refraction and reflection properties at the interfaces associated with hyperbolic metamaterial. Secondly, we will experimently investigate the novel electromagnetic properties of the near zero hyperbolic metamaterials. We will fabricate a prototype of two dimensional metamaterial using chip components mounted on a printed circuit board and describe a transition in the topology of the iso-frequency surface from a closed ellipsoid to an open hyperboloid by use of near zero hyperbolic transmission -line metamaterials. Lastly, on these basis, we will explore the possible applications of hyperbolic metamaterials in microwave communication. The results of the above-mentioned problems not only deepen the understanding of basic physical processes of electromagnetic wave propagation in hyperbolic metamterial, but also provides the scientific platform and ground for application research of hyperbolic metamaterials and the design of the novel electromagnetic devices.
双曲特异材料是一种用于操控电磁空间和电磁传输的特殊人工微结构材料。双曲线型等频面使其表现出自然界传统材料所无法具有的物理性质,因其独特的物理性质及无与伦比的潜在应用已成为相关领域新的研究热点。本项目拟基于传输线方法采用理论分析和实验研究结合的方式,研究双曲传输线特异材料的电磁特性。主要包括以下三个方面:双曲传输线特异材料中大波矢传输波诱导的新奇电磁现象,主要研究亚波长传输特性和特殊的界面透反射现象;近零双曲特异材料的奇异电磁特性,通过设计传输线参数实现介电系数近零的双曲特异材料并研究其电磁拓扑传输机制;在此基础上探索双曲特异材料在微波通讯中可能的应用。上述问题的研究成果,不仅会加深人们对双曲特异材料中电磁波传播基本物理过程的理解,而且可以为双曲特异材料的应用研究及新型电磁器件的研制提供科学基础。

结项摘要

特异材料是一种由特征尺寸远小于工作波长的结构单元所组成,具有自然界材料所不存在的电磁特性的人工材料。作为特异材料的一个重要分支,双曲特异材料由于其独特电磁波操控特性成为人们研究的焦点。双曲特异材料能通过多种方式操控电磁波,可以支持高k传输波;对电磁波的调控能够突破波长尺度等。双曲特异材料的另一个重要的研究方向是近零双曲色散关系的奇异电磁特性。我们针对基于高k传输波及近零双曲特异材料的新型光调控机制进行了深入研究。.首先,利用等效电路的方法分析了二维加载贴片电容电感的传输线的色散关系,实现了微波段双曲特异材料。并联贴片电感的加载增加了双曲色散关系的可调节性。我们通过引入锲形和方形二维复合左右手传输线实验研究了双曲特异材料的单方向传输性和亚波长聚焦特性。并且通过适当的选取结构参数设计出等频线非常平坦的近零双曲特异材料,我们发现不管入射角是多大出射射角都是垂直于界面。通过设计锲形的不同倾斜角度通过数值仿真和实验的方法研究了不同入射角下电磁波的传输特性。研究发现从正常材料以不同角度入射的电磁波的折射线是相同的。其次我们研究了双曲特异材料中放置一个点源,设置不同频率的点源,发现点源只是沿着一个很窄的宽度直线传输,验证了双曲特异材料的亚波长聚焦。最后将双曲特异材料的这种特性应用到Bessel光束的产生中,实现了具有传播方向上不发散,在传播过程中遇到障碍物后能够自愈的特性。. 上述研究成果将有利于探索双曲特异材料中光子调控的新机理和新手段,并揭示出双曲特异材料中重要的物理机制,对深入理解双曲特异材料中的物理现象提供了一个新的视角。利用特异材料实现了电磁波的单向传输、亚波长聚焦和Bessel光束,为新型电磁器件的研制提供科学基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
单负材料异质结构中损耗诱导的场局域增强和光学双稳态
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Computational and Theoretical Nanoscience
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董丽娟;薛春华;孙勇;邓富胜;石云龙
  • 通讯作者:
    石云龙
光子石墨烯中赝磁场作用下的谷霍尔效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓富胜;孙勇;刘艳红;董丽娟;石云龙
  • 通讯作者:
    石云龙
Multi-step shot noise spectrum induced by a local large spin
局部大自旋引起的多步散粒噪声谱
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/24/12/127309
  • 发表时间:
    2015-10
  • 期刊:
    Chin. Phys. B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    牛鹏斌;石云龙;孙祝;聂一行
  • 通讯作者:
    聂一行
含损耗型 负介电常数材料的光栅结构透射特性.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    发光学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许华;董丽娟;刘艳红;刘丽想;石云龙
  • 通讯作者:
    石云龙
Valley-dependent beam manipulators based on photonic graphene
基于光子石墨烯的谷相关光束操纵器
  • DOI:
    10.1063/1.4976210
  • 发表时间:
    2017-02-21
  • 期刊:
    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Deng, Fu-Sheng;Sun, Yong;Deng, Fu-Sheng
  • 通讯作者:
    Deng, Fu-Sheng

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其他文献

宫颈细胞图像的特征提取与识别研究
  • DOI:
    10.16088/j.issn.1001-6600.2016.02.009
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    广西师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘艳红;罗晓曙;陈锦;郭磊
  • 通讯作者:
    郭磊
基于观测器的网络控制系统均方指数稳定控制器设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    郑州大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘艳红;杨东伟
  • 通讯作者:
    杨东伟
1. 龙血竭抗农林业真菌活性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    植物保护(已经通过一审,二审中)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴水华;刘艳红;李俊清
  • 通讯作者:
    李俊清
活性多糖提取纯化及结构解析的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国民族民间医药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘艳红;唐祥;李娅琳;邹琼;伍晓萍;陈彤△
  • 通讯作者:
    陈彤△
骨癌痛大鼠背根神经节酸感受离子通道3表达的变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华麻醉学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱方;袁维秀;米卫东;魏晓丽;刘艳红
  • 通讯作者:
    刘艳红

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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