全新正版光学和声学超材料与超表面9787030720795科学出版社

目录

前言

上篇  由下向上制备光学超材料与超表面

章  光学超材料与超表面概述  3

1.1  光学超材料设计  3

1.2  光学超材料新物理特  5

1.2.1  负折效应  5

1.2.2  完美成像超棱镜  8

1..  光学隐身斗篷  9

1.3  光学超材料制备  11

1.3.1  “自上而下”刻蚀技术  11

1.3.2  “自下而上”电化学方法  13

1.4  光学超表面  14

1.4.1  光学超表面设计原理  14

1.4.2  光学超表面特征  16

1.5  光学超表面实现  17

1.5.1  Pancharatnam-Berry相位不连续  17

1.5.2  间隙模式引起的相位不连续  18

1.5.3  惠更斯超表面  19

1.5.4  超透阵列超表面  19

1.5.5  双层光学超表面  20

1.6  光学超表面应用  21

1.6.1  光束偏转器与超透镜  21

1.6.2  光学偏振控制器  

1.6.3  消色差光学超表面  25

1.7  光学超表面的问题与展望  26

1.7.1  超表面中的损耗  26

1.7.2  光学超表面展望  26

参考文献  27

第2章  树枝结构红外和可见光超材料  38

2.1  双模板法制备树枝结构超材料  38

2.1.1  制备流程  38

2.1.2  周期多孔氧化锌模板制备  39

2.1.3  红外银树枝结构超材料  42

2.1.4  红外银树枝结构质  48

2.1.5  可见光银树枝结构质  51

2.2  电沉积法制备铜树枝结构超材料  55

2.2.1  红外铜树枝负磁导率材料  55

2.2.2  红外铜树枝结构超材料  64

.  电沉积法制备银树枝超材料  69

..1  点电极电沉积法  69

..2  平板电极电沉积法  76

2.4  红外树枝结构超材料  90

2.4.1  制备流程  90

2.4.2  结果与讨论  93

2.5  可见光树枝结构超材料  99

2.5.1  实验制备  99

2.5.2  结果与讨论  101

2.6  空间光谱分离现象  103

2.6.1  绪言  103

2.6.2  超材料楔形光波导制备  103

2.6.3  楔形光波导结果与讨论  104

2.6.4  普通楔形光波导制备与测试  106

2.7  柔基底树枝结构超材料  107

2.7.1  柔基底树枝超材料制备  107

2.7.2  光学特测试  110

参考文献  112

第3章  准周期渔网结构超材料  118

3.1  引言  118

3.2  理论和分析  119

3.2.1  理论模型  119

3.2.2  计算S参数  120

3..  反演计算有效介质参数  121

3.2.4  非对称引起的损耗  1

3.2.5  掺杂增益介质降低损耗  124

3.3  金属银双渔网结构制备  125

3.3.1  制备流程  125

3.3.2  二维PS胶体晶体制备  126

3.3.3  金属银网格结构制备  132

3.3.4  双渔网结构制备与表征  138

3.4  双渔网结构光学质  139

3.4.1  样品可见光透谱  139

3.4.2  等效介质参数  140

3.4.3  透现象  142

3.4.4  RhB物理机理  144

3.5  超材料吸收器  146

3.5.1  银网格吸收器  146

3.5.2  折率传感器  148

3.5.3  双渔网结构多频吸收器模型  150

3.5.4  树枝超材料吸收器  152

参考文献  159

第4章  纳米颗粒组装超材料  163

4.1  引言  163

4.2  银树枝状颗粒单层组装超材料  163

4.2.1  制备流程  163

4.2.2  制备方法  164

4..  超材料透质  170

4.2.4  超材料平板聚焦  171

4.3  银树枝颗粒多层组装三维超材料  174

4.3.1  制备工艺流程  174

4.3.2  制备方法与表征  174

4.3.3  可见光透特  180

4.3.4  平板聚焦效应  181

4.4  树枝状金纳米颗粒组装超材料  183

4.4.1  样品制备及形貌表征  183

4.4.2  光透特  184

4.4.3  平板聚焦  185

4.5  花朵形银纳米颗粒超材料  186

4.5.1  样品制备  186

4.5.2  透质  189

4.5.3  平板聚焦  190

4.6  树枝状PAMAM与银纳米颗粒复合物  191

4.6.1  PAMAM基银复合物超材料  191

4.6.2  PAMAM基纳米银薄膜微观结构  198

4.6.3  聚焦结果  201

4.6.4  PAMAM纳米银薄膜光自旋霍尔效应  202

4.7  形貌银颗粒  206

4.7.1  F127保护剂制备树枝状银微米粒子  206

4.7.2  片状银纳米粒子制备  206

4.7.3  多孔状银微米粒子  208

参考文献  209

第5章  拓扑结构超材料  211

5.1  引言  211

5.2  超簇结构设计及结果  211

5.2.1  结构模型  211

5.2.2  红光波段光学响应  213

5..  绿光波段光学响应  220

5.2.4  准周期超材料结构设计  221

5.3  球刺状超材料质  2

5.3.1  样品的制备及表征  2

5.3.2  样品透质  0

5.4  球刺状超材料光学能  

5.4.1  负折测试  

5.4.2  位移  

5.4.3  捕获效应  244

5.4.4  反常多普勒效应  249

参考文献  258

第6章  树枝结构超表面  263

6.1  引言  263

6.2  树枝超表面制备  264

6.2.1  制备流程  264

6.2.2  单层银树枝超表面  264

6..  双层银树枝超表面  269

6.3  树枝超表面质  271

6.3.1  红外波段超表面  271

6.3.2  可见光波段超表面  274

6.3.3  超表面聚焦效应测试  279

6.4  可见光波段超表面操控微分运算  283

6.4.1  设计原理  284

6.4.2  微分质计算  287

6.4.3  微分质实验测试  288

参考文献  292

第7章  超表面反常光学行为  296

7.1  树枝超表面反常GH位移  296

7.1.1  GH位移与负GH位移  296

7.1.2  GH位移测量  297

7.2  树枝超表面捕获效应  301

7.2.1  捕获概念  301

7.2.2  超表面楔形波导实现捕获  302

7..  楔形波导出光功率  306

7.3  超表面偏振转换  308

7.3.1  树枝单元结构与模拟  308

7.3.2  超表面偏振转换实验  312

7.3.3  反模式超表面偏振转换  316

7.4  准周期树枝簇集超表面反常光自旋霍尔效应  321

7.4.1  光自旋霍尔效应概论  321

7.4.2  准周期树枝簇集超表面设计与制备  324

7.4.3  超表面反常光自旋霍尔效应实验  329

参考文献  333

下篇  超原子和超分子构筑声学超材料与超表面

第8章  声学超材料与超表面概述  339

8.1  声学超材料  339

8.2  负参数声学超材料  340

8.2.1  负质量密度  340

8.2.2  负弹模量  343

8..  双负声学超材料  346

8.3  声学超材料的新物理特  349

8.3.1  负折及聚焦  349

8.3.2  倏逝波放大及亚波长成像  351

8.3.3  完美声吸收  354

8.3.4  反常多普勒效应  355

8.3.5  变换声学及隐身斗篷  356

8.3.6  声反常透和声波准直器件  359

8.3.7  声学超材料应用  360

8.4  声学超表面  363

8.4.1  反常反现象  363

8.4.2  反常透现象  366

8.4.3  平板超棱镜  368

8.4.4  异应  370

参考文献  371

第9章  声学超原子模型  380

9.1  引言  380

9.2  负弹模量超原子  381

9.2.1  模型  381

9.2.2  一维负弹模量声学超材料  383

9..  二维负弹模量声学超材料  392

9.3  负质量密度超原子  399

9.3.1  模型分析  399

9.3.2  负质量密度超材料  401

9.4  双负超原子复合超材料  406

参考文献  410

0章  超分子声学超材料  414

10.1  引言  414

10.2  超分子模型  415

10.3  低频超分子双负声学超材料  416

10.3.1  实验测试  416

10.3.2  等效模量计算  418

10.3.3  平板聚焦效应  419

10.3.4  亚波长超分辨成像效应  422

10.4  高频超分子双负声学超材料  4

10.4.1  样品制备  4

10.4.2  实验测试及结果分析  425

10.4.3  等效参数  427

10.4.4  负折实验  429

10.4.5  平板聚焦效应  430

10.4.6  反常多普勒效应  431

参考文献  434

1章  超原子簇与超分子簇声学超材料  437

11.1  引言  437

11.2  负弹模量超原子簇超材料  437

11.2.1  开口空心球超材料质  437

11.2.2  多频与宽频负弹模量超材料  445

11..  多层结构的多频超材料  452

11.2.4  对开口空心球宽频超材料  458

11.3  负质量密度超原子簇超材料  464

11.3.1  单频声学超材料  464

11.3.2  宽频声学超材料  468

11.3.3  反常多普勒效应  474

11.4  超分子簇双负声学超材料  476

11.4.1  基于不同管长的宽频超材料  476

11.4.2  基于不同侧孔口径的宽频超材料  480

11.4.3  两种调制方式组合的宽频效应  483

11.5  超分子簇集宽频超材料  484

11.5.1  理论模型  485

11.5.2  透反质  487

11.5.3  负折实验验  490

11.5.4  反常多普勒效应  492

参考文献  497

2章  管乐器的反常多普勒效应  500

12.1  引言  500

12.2  竖笛反常多普勒效应与负折特  501

12.2.1  多普勒效应理论  501

12.2.2  竖笛实验装置及测试  501

12..  结果与讨论  502

1.  横笛反常多普勒效应与负折特  507

1..1  实验装置及测试  507

1..2  结果与讨论  507

12.4  单簧管反常多普勒效应与负折特  510

12.5  管乐器的行为  512

参考文献  513

3章  水介质中超声超材料  516

13.1  引言  516

13.2  负质量密度水声超材料  518

13.2.1  模型分析与明  518

13.2.2  样品制备与测试  520

13..  结果与讨论  5

13.3  双负水声超材料  528

13.3.1  模型设计与理论分析  528

13.3.2  样品制备与实验装置  530

13.3.3  结果与讨论  531

参考文献  536

4章  声学超表面  538

14.1  引言  538

14.2  基于超原子结构的声学超表面  539

14.2.1  声学超表面基本理论  539

14.2.2  开口空心球声学超表面  540

14..  双开口空心球声学超表面  544

14.2.4  对开口空心球声学超表面  553

14.3  超分子结构声学超表面  558

14.3.1  开口空心管声学超表面  558

14.3.2  超分子结构宽频声学超表面  563

参考文献  567

5章  拓扑声学超材料  569

15.1  引言  569

15.2  超原子声学拓扑超材料  570

15.2.1  空心管声学拓扑绝缘体  570

15.2.2  空心管声学谷拓扑绝缘体  580

15..  开口环(球)声学谷拓扑绝缘体  585

15.3  超分子声学拓扑超材料  592

15.3.1  可重构拓扑相变声学超材料  592

15.3.2  超分子谷拓扑绝缘体  604

15.4  多频声学谷霍尔拓扑绝缘体  607

15.4.1  拓扑晶格设计  607

15.4.2  能带分析和拓扑相变  608

15.4.3  单一结构调节研究  609

15.4.4  能带色散可调和拓扑边缘态传输  610

15.4.5  实验验  613

参考文献  615

附录  619

赵晓鹏，1957年生于陕西榆林，1979年于兰州大学物理系，1995年获金属研究所工学博士。现为西北工业大学二级教授、材料物理与化学学科博士生导师，中国力学学会、中国化学会流变学委员会副主任；《复合材料学报》、《功能材料》杂志编委；陕西省凝聚态结构与质重点实验室学术委员会主任。2000年杰出青年科学获得者。 长期从事智能材料，光信息材料与行为等方面研究，在Advanced Materials等国内外杂志发表SCI290多篇，引用4900余次，H因子40；已获授权中国发明93项，另有34项已经公开；国内外出版专著12部（章）。作为完成.人获陕西省科学技术一等奖（2005年）、二等奖（2003年、2009年）、国防科工委国防科学技术二等奖（2005年）、中国航空工业科技进步三等奖（1998年）等。获特殊津贴、国防科技工业有突出贡献中青年专家、陕西省很好发明人等荣誉称号。

光学和声学超材料与超表面（精）中波的行为，在信息传输，网络、光和声的调控等领域都有许多潜在应用，在国内外得到广泛研究。本书从光学和声学超材料与超表面（精）的概念出发，依据局域共振原理，采用仿生设计模型系统介绍了作者课题组近二十年在光学和声学超材料与超表面（精）材料及器件等方面的研究工作。总结和探讨了自下向上组装的光学超材料和超表面结构单元、树枝状结构与材料能的内在联系及变化规律，为研制高能光学超材料和超表面提供了新方法。基于声学超原子和超分子模型介绍了负质量密度、负弹模量、双负声学超材料与超表面；超原子簇和超分子簇产生的多频与宽频声学超材料及超表面。另外，本书还从理论和实验介绍了窄带、多带与宽带超材料接近吸声器，水介质中超声超材料、拓扑声学超材料。 本书可作为材料科学与工程、物理学、光学工程、声学科学与技术等专业博士、硕士、高年级生和从事相关工作科研人员、工程技术人员的参考书。