History of metamaterialsThe history of metamaterials begins with artificial dielectrics in microwave engineering as it developed just after World War II. Yet, there are seminal explorations of artificial materials for manipulating electromagnetic waves at the end of the 19th century. Hence, the history of metamaterials is essentially a history of developing certain types of manufactured materials, which interact at radio frequency, microwave, and later optical frequencies.
Negative-index metamaterialNegative-index metamaterial or negative-index material (NIM) is a metamaterial whose refractive index for an electromagnetic wave has a negative value over some frequency range. NIMs are constructed of periodic basic parts called unit cells, which are usually significantly smaller than the wavelength of the externally applied electromagnetic radiation. The unit cells of the first experimentally investigated NIMs were constructed from circuit board material, or in other words, wires and dielectrics.
Plasmon de surface localisévignette|300x300px| Lumière incidente sur une nanoparticule métallique fait osciller les électrons de la bande de conduction. C'est le plasmon de surface localisé. Un plasmon de surface localisé (LSP) est le résultat du confinement d'un plasmon de surface dans une nanoparticule de taille comparable ou inférieure à la longueur d'onde de la lumière utilisée pour exciter le plasmon. Lorsqu'une petite nanoparticule métallique sphérique est irradiée par la lumière, le champ électrique oscillant fait osciller de manière cohérente les électrons de conduction.
Coefficient de FresnelLes coefficients de Fresnel, introduits par Augustin Jean Fresnel (1788-1827), interviennent dans la description du phénomène de réflexion-réfraction des ondes électromagnétiques à l'interface entre deux milieux, dont l'indice de réfraction est différent. Ils expriment les liens entre les amplitudes des ondes réfléchies et transmises par rapport à l'amplitude de l'onde incidente. On définit le coefficient de réflexion en amplitude r et le coefficient de transmission en amplitude t du champ électrique par : où Ei, Er et Et sont les amplitudes associées respectivement au champ électrique incident, réfléchi et transmis (réfracté).
Réflexion totaleEn optique géométrique, le phénomène de réflexion totale survient lorsqu'un rayon lumineux arrive sur la surface de séparation de deux milieux d'indices optiques différents avec un angle d'incidence supérieur à une valeur critique : il n'y a alors plus de rayon réfracté transmis et seul subsiste un rayon réfléchi. Ce phénomène n'intervient que lorsque le rayon lumineux incident se trouve dans un milieu d'indice de réfraction plus grand que l'éventuel rayon réfracté : réfraction de type verre/air par exemple.
PlasmonDans un métal, un plasmon est une oscillation de plasma quantifiée, ou un quantum d'oscillation de plasma. Le plasmon est une quasiparticule résultant de la quantification de fréquence plasma, tout comme le photon et le phonon sont des quantifications de vibrations respectivement lumineuses et mécaniques. Ainsi, les plasmons sont des oscillations collectives d'un gaz d'électrons, par exemple à des fréquences optiques. Le couplage d'un plasmon et d'un photon crée une autre quasiparticule dite plasma polariton.
Réfraction négativethumb|300px|Schéma de la réflexion-transmission d'une onde plane lors d'un saut d'indice : réfraction normale à droite, réfraction négative à gauche. thumb|Vidéo représentant la réfraction négative d'une onde sur un dioptre plan. La réfraction négative est un phénomène de réfraction qui ne suit pas les lois de Descartes applicables dans le modèle de l'optique géométrique. Dans ce cas, l'onde réfractée se propage du même côté de la normale à la surface que l'onde incidente.
MétamatériauEn physique, en électromagnétisme, le terme métamatériau désigne un matériau composite artificiel qui présente des propriétés électromagnétiques qu'on ne retrouve pas dans un matériau naturel. Il s'agit en général de structures périodiques, diélectriques ou métalliques, qui se comportent comme un matériau homogène n'existant pas à l'état naturel. Il existe plusieurs types de métamatériaux en électromagnétisme, les plus connus étant ceux susceptibles de présenter à la fois une permittivité et une perméabilité négatives.
SuperlentilleUne superlentille est une lentille optique élaborée avec des métamatériaux et permettant de distinguer des détails jusqu'à vingt fois inférieurs à la longueur d'onde d'utilisation. Une lentille classique est dite « limitée par la diffraction », c'est-à-dire que l'image la plus petite que l'on pourra obtenir sera toujours une tache d'Airy et donc possède un diamètre dépendant du diamètre de la lentille et de la longueur d'onde d'utilisation, limitant l'utilisation de lentilles classiques en verre optique à l'observation d'objet de quelques centaines de nanomètres.
Metamaterial antennaMetamaterial antennas are a class of antennas which use metamaterials to increase performance of miniaturized (electrically small) antenna systems. Their purpose, as with any electromagnetic antenna, is to launch energy into free space. However, this class of antenna incorporates metamaterials, which are materials engineered with novel, often microscopic, structures to produce unusual physical properties. Antenna designs incorporating metamaterials can step-up the antenna's radiated power.
Indice de réfractionvignette|Image des fronts d'onde émis par une source ponctuelle mettant en évidence le phénomène de réfraction. La zone inférieure située sous la ligne grise a un plus grand indice de réfraction et donc une vitesse de propagation proportionnellement inférieure à celle de la zone supérieure (pour une raison de clarté, la réflexion partielle n'est pas montrée).
Variété riemannienneEn mathématiques, et plus précisément en géométrie, la variété riemannienne est l'objet de base étudié en géométrie riemannienne. Il s'agit d'une variété, c'est-à-dire un espace courbe généralisant les courbes (de dimension 1) ou les surfaces (de dimension 2) à une dimension n quelconque, et sur laquelle il est possible d'effectuer des calculs de longueur. En termes techniques, une variété riemannienne est une variété différentielle munie d'une structure supplémentaire appelée métrique riemannienne permettant de calculer le produit scalaire de deux vecteurs tangents à la variété en un même point.
Plasmonic metamaterialA plasmonic metamaterial is a metamaterial that uses surface plasmons to achieve optical properties not seen in nature. Plasmons are produced from the interaction of light with metal-dielectric materials. Under specific conditions, the incident light couples with the surface plasmons to create self-sustaining, propagating electromagnetic waves known as surface plasmon polaritons (SPPs). Once launched, the SPPs ripple along the metal-dielectric interface. Compared with the incident light, the SPPs can be much shorter in wavelength.
Résonance plasmon de surfaceLa résonance des plasmons de surface (ou ) est un phénomène physique d'interaction lumière-matière principalement connu pour son utilisation comme méthode de mesure de la liaison d'un « ligand » sur un « récepteur » adsorbé à la surface d'une couche métallique. La résonance de plasmons de surface est une oscillation de densité de charges pouvant exister à l'interface entre deux milieux ou matériaux ayant des constantes diélectriques de signes opposés comme un conducteur immergé dans un liquide diélectrique.
Imagerie médicaleL'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images du corps humain à partir de différents phénomènes physiques tels que l'absorption des rayons X, la résonance magnétique nucléaire, la réflexion d'ondes ultrasons ou la radioactivité auxquels on associe parfois les techniques d'imagerie optique comme l'endoscopie. Apparues, pour les plus anciennes, au tournant du , ces techniques ont révolutionné la médecine grâce au progrès de l'informatique en permettant de visualiser indirectement l'anatomie, la physiologie ou le métabolisme du corps humain.
Multi-parametric surface plasmon resonanceMulti-parametric surface plasmon resonance (MP-SPR) is based on surface plasmon resonance (SPR), an established real-time label-free method for biomolecular interaction analysis, but it uses a different optical setup, a goniometric SPR configuration. While MP-SPR provides same kinetic information as SPR (equilibrium constant, dissociation constant, association constant), it provides also structural information (refractive index, layer thickness). Hence, MP-SPR measures both surface interactions and nanolayer properties.
Variété symplectiqueEn mathématiques, une variété symplectique est une variété différentielle munie d'une forme différentielle de degré 2 fermée et non dégénérée, appelée forme symplectique. L'étude des variétés symplectiques relève de la géométrie symplectique. Les variétés symplectiques apparaissent dans les reformulations analytiques abstraites de la mécanique classique utilisant la notion de fibré cotangent d'une variété, notamment dans la reformulation hamiltonnienne, où les configurations d'un système forment une variété dont le fibré cotangent décrit l'espace des phases du système.
NanophotoniqueLa nanophotonique, aussi connue sous le nom de nano-optique ou nano-orto, est l'étude de la lumière et de ses interactions avec la matière à des échelles nanométriques. On parle de nanophotonique lorsque les phénomènes mis en jeu interviennent sur des distances inférieures à la longueur d'onde (dans la gamme visible du spectre électromagnétique, la longueur d'onde se situe entre 400 et 700nm). La nanophotonique cherche à dépasser (ou contourner) les limites imposées par le phénomène de diffraction en optique.
Couche électroniquevignette vignette|Modèle de Bohr d'un atome à trois couches électroniques. En chimie et en physique atomique, une couche électronique d'un atome est l'ensemble des orbitales atomiques partageant un même nombre quantique principal n ; les orbitales partageant en plus un même nombre quantique azimutal l forment une sous-couche électronique.
Metamaterial cloakingMetamaterial cloaking is the usage of metamaterials in an invisibility cloak. This is accomplished by manipulating the paths traversed by light through a novel optical material. Metamaterials direct and control the propagation and transmission of specified parts of the light spectrum and demonstrate the potential to render an object seemingly invisible. Metamaterial cloaking, based on transformation optics, describes the process of shielding something from view by controlling electromagnetic radiation.
