Метаматериалы

• Введение в метаматериалы
  • Исторический обзор развития концепции метаматериалов
  • Определение и основные свойства метаматериалов
  • Классификация метаматериалов по типу отклика
  • Природные материалы и их ограничения
• Фундаментальные основы электромагнетизма для метаматериалов
  • Уравнения Максвелла в метаматериалах
  • Диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость
  • Материальные уравнения и конститутивные параметры
  • Дисперсия и потери в метаматериалах
  • Анизотропия и бианизотропия
• Теория эффективной среды
  • Принципы гомогенизации композитных материалов
  • Формулы Максвелла-Гарнетта и Бруггемана
  • Теория смешивания для анизотропных включений
  • Границы применимости теории эффективной среды
  • Пространственная дисперсия и нелокальные эффекты
• Материалы с отрицательным показателем преломления
  • Концепция левосторонних материалов Веселаго
  • Условия реализации отрицательного показателя преломления
  • Обращение эффекта Доплера и излучения Черенкова
  • Фазовая и групповая скорость в левосторонних материалах
  • Экспериментальные доказательства существования левосторонних материалов
• Резонансные элементы и структурные единицы
  • Электрические резонаторы и их модификации
  • Магнитные резонаторы на основе замкнутых колец
  • Спиральные и хиральные резонаторы
  • Многополосные и широкополосные резонаторы
  • Настраиваемые и перестраиваемые резонаторы
• Методы проектирования метаматериалов
  • Аналитические методы расчета резонансных частот
  • Численное моделирование методом конечных элементов
  • Метод конечных разностей во временной области
  • Метод интегральных уравнений
  • Оптимизационные алгоритмы для метаматериалов
• Изготовление и технологии производства
  • Литографические методы формирования структур
  • Электронно-лучевая и фотолитография
  • Травление и осаждение тонких пленок
  • Самосборка и молекулярные технологии
  • Трехмерная печать метаматериалов
  • Контроль качества и характеризация структур
• Оптические метаматериалы
  • Плазмонные метаматериалы в видимом диапазоне
  • Метаматериалы на основе благородных металлов
  • Диэлектрические метаматериалы высокого показателя преломления
  • Гибридные металло-диэлектрические структуры
  • Нелинейные оптические метаматериалы
• Микроволновые метаматериалы
  • Метаматериалы в сантиметровом диапазоне волн
  • Применение печатных плат для создания метаструктур
  • Объемные метаматериалы на основе периодических структур
  • Градиентные метаматериалы переменного состава
  • Рекомбинируемые и программируемые метаматериалы
• Акустические метаматериалы
  • Основы акустики метаматериалов
  • Резонаторы Гельмгольца и их модификации
  • Материалы с отрицательной плотностью и модулем сжатия
  • Звуковые линзы и направленные излучатели
  • Акустическая маскировка и звукопоглощение
• Механические метаматериалы
  • Ауксетические материалы с отрицательным коэффициентом Пуассона
  • Пентамоды и материалы с экстремальными свойствами
  • Решетчатые структуры и топологическая оптимизация
  • Программируемые деформации и морфинг-структуры
  • Метаматериалы для виброзащиты и демпфирования
• Метаповерхности и двумерные метаматериалы
  • Принципы работы метаповерхностей
  • Фазовые метаповерхности и волновые фронты
  • Поляризационные преобразователи на основе метаповерхностей
  • Голографические метаповерхности
  • Активные и настраиваемые метаповерхности
• Плащи-невидимки и маскировка
  • Теоретические основы электромагнитной маскировки
  • Трансформационная оптика и координатные преобразования
  • Цилиндрические и сферические плащи-невидимки
  • Ковровые плащи и конформная маскировка
  • Активная маскировка и адаптивные системы
• Сверхлинзы и субволновая визуализация
  • Принципы работы сверхлинз Пендри
  • Ближнепольные сверхлинзы на основе метаматериалов
  • Гиперлинзы и увеличенные эванесцентные моды
  • Суперосциллирующие линзы и оптические иглы
  • Практические ограничения и пути их преодоления
• Нелинейные метаматериалы
  • Нелинейные оптические эффекты в метаматериалах
  • Генерация гармоник в нелинейных метаструктурах
  • Солитоны и нелинейные волны в метаматериалах
  • Нелинейная динамика и бистабильность
  • Квантовые нелинейности и одиночные фотоны
• Активные и управляемые метаматериалы
  • Электрически управляемые метаматериалы
  • Оптически управляемые нелинейные метаматериалы
  • Терморегулируемые метаматериалы
  • Магнитно-управляемые феррито-диэлектрические структуры
  • Микроэлектромеханические системы в метаматериалах
• Квантовые метаматериалы
  • Квантовые эффекты в метаматериалах
  • Связанные состояния в континууме
  • Топологические метаматериалы и защищенные состояния
  • Квантовые симуляторы на основе метаматериалов
  • Сверхпроводящие метаматериалы и квантовые цепи
• Биомедицинские применения
  • Метаматериалы для магнитно-резонансной томографии
  • Гипертермия и фокусировка электромагнитных полей
  • Имплантируемые антенны и беспроводная передача энергии
  • Биосенсоры на основе метаматериалов
  • Безопасность и биосовместимость метаматериалов
• Телекоммуникационные применения
  • Антенны на основе метаматериалов
  • Фильтры и резонаторы для радиочастотных применений
  • Метаматериалы для систем MIMO
  • Поглотители электромагнитных волн
  • Линии передачи с необычными свойствами
• Энергетические применения
  • Метаматериалы для солнечной энергетики
  • Селективные излучатели и поглотители тепла
  • Термоэлектрические метаматериалы
  • Беспроводная передача энергии через метаматериалы
  • Энергосбережение и управление тепловыми потоками
• Методы экспериментального исследования
  • Спектроскопические методы характеризации
  • Ближнепольная сканирующая оптическая микроскопия
  • Эллипсометрия и поляриметрия метаматериалов
  • Терагерцовая спектроскопия временного разрешения
  • Рентгеновская и электронная микроскопия структур
• Численные методы и моделирование
  • Выбор численных методов для различных задач
  • Граничные условия и дискретизация
  • Параллельные вычисления и высокопроизводительные системы
  • Верификация и валидация численных результатов
  • Коммерческие и открытые программные пакеты
• Стандартизация и метрология
  • Стандарты измерения параметров метаматериалов
  • Калибровка измерительного оборудования
  • Неопределенности измерений и их оценка
  • Международная координация в области метрологии
  • Сертификация и контроль качества продукции
• Коммерциализация и промышленные применения
  • Переход от лабораторных образцов к промышленным изделиям
  • Масштабирование производства метаматериалов
  • Экономические аспекты и рыночные перспективы
  • Патентная защита и интеллектуальная собственность
  • Кооперация между наукой и промышленностью
• Перспективы развития и будущие направления
  • Новые физические принципы и концепции
  • Интеграция с нанотехнологиями и квантовыми системами
  • Машинное обучение в дизайне метаматериалов
  • Метаматериалы для космических применений
  • Экологические аспекты и устойчивое развитие
• Этические и социальные вопросы
  • Двойное назначение технологий метаматериалов
  • Приватность и безопасность в эпоху метаматериалов
  • Международное сотрудничество и регулирование
  • Образование и подготовка кадров
  • Ответственность ученых и инженеров