ตัวดูดซับเมตามาเทเรียล^{[ 1 ]} เป็น เมตามาเทเรียลประเภทหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแสง ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยิ่งไปกว่านั้น เมตามาเทเรียลยังเป็นความก้าวหน้าในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุดังนั้น เมตามาเทเรียลที่ออกแบบมาเพื่อเป็นตัวดูดซับจึงมีข้อดีเหนือกว่าตัวดูดซับแบบดั้งเดิม เช่น การย่อขนาดให้เล็กลง ความสามารถในการปรับตัวที่กว้างขึ้น และประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น การใช้งานที่ตั้งใจไว้สำหรับตัวดูดซับเมตามาเทเรียล ได้แก่ ตัวปล่อยแสง ตัว ตรวจ จับแสง เซ็นเซอร์ตัวปรับแสงเชิงพื้นที่ การพรางตัวด้วยอินฟราเรดการสื่อสารไร้สายและการใช้งานในเซลล์แสงอาทิตย์และ เทอร์โม โฟโตโวลตาอิก

สำหรับการใช้งานจริง ตัวดูดซับเมตามาเทเรียลสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ แถบความถี่แคบและแถบความถี่กว้าง^{[ 2 ]}ตัวอย่างเช่น ตัวดูดซับเมตามาเทเรียลสามารถใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของโฟโตดีเทคเตอร์ [ ^{2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ตัว}ดูดซับเมตามาเทเรียลยังสามารถใช้เพื่อเพิ่มการดูดซับในการใช้งานทั้งโซลาร์โฟโตโวลตาอิก^{[ 6 ] [ 7 ]}และเทอร์โมโฟโตโวลตาอิก^{[ 8 ] [ 9 ]}วิศวกรรมความลึกของผิวสามารถใช้ในตัวดูดซับเมตามาเทเรียลใน การใช้งาน โฟโตโวลตาอิกเช่นเดียวกับอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ซึ่งการเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์นั้นต้องการลดการสูญเสียความต้านทานและการใช้พลังงานให้น้อยที่สุด เช่นโฟโตดีเทคเตอร์เลเซอร์ไดโอดและ ได โอดเปล่งแสง^{[ 10 ]}

นอกจากนี้ การเกิดขึ้นของตัวดูดซับเมตามาเทเรียลทำให้นักวิจัยสามารถเข้าใจทฤษฎีของเมตามาเทเรียลซึ่งได้มาจากทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคลาสสิกได้ดี ยิ่งขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเข้าใจความสามารถของวัสดุและเหตุผลของข้อจำกัดในปัจจุบัน^{[ 1 ]}

น่าเสียดายที่การดูดซับแบบบรอดแบนด์ โดยเฉพาะในย่าน THz (และความถี่ที่สูงกว่า) ยังคงเป็นงานที่ท้าทาย เนื่องจากแบนด์วิดท์ที่แคบโดยธรรมชาติของโพลาไรตันพลาสมอนพื้นผิว (SPPs) หรือเรโซแนนซ์พลาสมอนพื้นผิวเฉพาะที่ (LSPRs) ที่สร้างขึ้นบนพื้นผิวโลหะในระดับนาโน ซึ่งถูกนำมาใช้เป็นกลไกเพื่อให้ได้การดูดซับที่สมบูรณ์แบบ^{[ 2 ]}

เมตามาเทเรียลเป็นวัสดุสังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวซึ่งไม่พบในธรรมชาติ โดยทั่วไปแล้วจะเป็นโครงสร้างที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นที่มันทำปฏิกิริยาด้วย โครงสร้างเหล่านี้มีความสามารถในการควบคุมรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบเฉพาะตัวซึ่งไม่พบในวัสดุทั่วไป ระยะห่างและรูปร่างของส่วนประกอบของเมตามาเทเรียลเป็นตัวกำหนดการใช้งานและวิธีการควบคุมรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า แตกต่างจากวัสดุทั่วไปส่วนใหญ่ นักวิจัยในสาขานี้สามารถควบคุมรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าได้โดยการเปลี่ยนแปลงรูปทรงเรขาคณิตของส่วนประกอบของวัสดุ โครงสร้างเมตามาเทเรียลถูกนำไปใช้งานในหลากหลายด้านและครอบคลุมช่วงความถี่กว้าง ตั้งแต่คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟเทราเฮิร์ตซ์ไปจนถึง สเปกตรัม อินฟราเรดและเกือบถึงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ ^{[ 1 ]}

"ตัวดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะไม่สะท้อนหรือส่งผ่านรังสีที่ตกกระทบ ดังนั้นพลังงานของคลื่นที่ตกกระทบส่วนใหญ่จะถูกดูดซับในวัสดุตัวดูดซับ ประสิทธิภาพของตัวดูดซับขึ้นอยู่กับความหนาและรูปร่าง รวมถึงวัสดุที่ใช้ในการผลิตด้วย" ^{[ 11 ]}

"ตัวดูดซับใกล้เอกภาพคืออุปกรณ์ที่รังสีตกกระทบทั้งหมดถูกดูดซับที่ความถี่ในการทำงาน การส่งผ่าน การสะท้อน การกระเจิง และช่องทางการแพร่กระจายแสงอื่นๆ ทั้งหมดถูกปิดใช้งาน ตัวดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) สามารถแบ่งประเภทได้เป็นสองประเภท ได้แก่ ตัวดูดซับแบบเรโซแนนซ์และตัวดูดซับแบบบรอดแบนด์^{[ 2 ] [ 12 ]}

ตัวดูดซับเมตามาเทเรียลใช้การออกแบบสื่อที่มีประสิทธิภาพของเมตามาเทเรียลและส่วนประกอบการสูญเสียของค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าและค่าสภาพซึมผ่านทางแม่เหล็กเพื่อสร้างวัสดุที่มีอัตราส่วนการดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสูง การสูญเสียจะสังเกตได้ในแอปพลิเคชันของดัชนีหักเหเชิงลบ ( เมตามาเทเรียลโฟตอนิก เมตามาเทเรียลของระบบเสาอากาศ ) หรือทัศนศาสตร์การแปลง ( การพรางตัวด้วยเมตามาเทเรียลกลศาสตร์ท้องฟ้า) แต่โดยทั่วไปแล้วไม่เป็นที่ต้องการในแอปพลิเคชันเหล่านี้^{[ 1 ] [ 13 ]}

ค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าและสภาพซึมผ่านทางแม่เหล็กเชิงซ้อนได้มาจากวัสดุเมตาโดยใช้ แนวทาง ตัวกลางที่มีประสิทธิภาพในฐานะตัวกลางที่มีประสิทธิภาพ วัสดุเมตาสามารถกำหนดลักษณะได้ด้วยค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ ε(w) = ε ₁ + iε ₂และค่าสภาพซึมผ่านทางแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพ μ(w) = μ ₁ + i μ ₂ค่าเชิงซ้อนของสภาพยอมทางไฟฟ้าและสภาพซึมผ่านทางแม่เหล็กโดยทั่วไปจะสอดคล้องกับการลดทอนในตัวกลาง งานวิจัยส่วนใหญ่ในวัสดุเมตาจะมุ่งเน้นไปที่ส่วนจริงของพารามิเตอร์เหล่านี้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของคลื่นมากกว่าการลดทอน ส่วนประกอบของการสูญเสีย (ส่วนจินตนาการ) มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับส่วนจริงและมักถูกละเลยในกรณีดังกล่าว

อย่างไรก็ตาม เงื่อนไขการสูญเสีย (ε ₂และ μ ₂ ) ยังสามารถออกแบบเพื่อสร้างการลดทอนสูงและการดูดซับขนาดใหญ่ที่สอดคล้องกันได้ โดยการจัดการเรโซแนนซ์ใน ε และ μ อย่างอิสระ ทำให้สามารถดูดซับทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ตกกระทบได้ นอกจากนี้ เมตามาเทเรียลยังสามารถจับคู่ความต้านทานกับพื้นที่ว่างได้โดยการออกแบบค่าสภาพยอมและสภาพซึมผ่าน ซึ่งจะช่วยลดการสะท้อน ดังนั้นจึงกลายเป็นตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพสูง^{[ 1 ] [ 13 ] [ 14 ]}

แนวทางนี้สามารถใช้เพื่อสร้างตัวดูดซับที่บางได้ ตัวดูดซับแบบดั้งเดิมทั่วไปมักมีความหนาเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นที่สนใจ^{[ 15 ]}ซึ่งเป็นปัญหาในการใช้งานหลายอย่าง เนื่องจากเมตาวัสดุมีลักษณะเฉพาะตามคุณสมบัติย่อยความยาวคลื่น จึงสามารถใช้เพื่อสร้างตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพแต่บางได้ นอกจากนี้ยังไม่จำกัดเฉพาะการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอีกด้วย^{[ 15 ]}

• เมตาวัสดุที่มีดัชนีหักเหเป็นลบ
• ประวัติศาสตร์ของวัสดุเมตา
• การพรางตัวด้วยวัสดุเมตา
• เมตาวัสดุแบบไม่เชิงเส้น
• ผลึกโฟตอนิก
• วัสดุเมตาทนแผ่นดินไหว
• ตัวเรโซเนเตอร์แบบวงแหวนแยก
• วัสดุอะคูสติก
• เมตาวัสดุพลาสโมนิก
• เลนส์พิเศษ
• เมตาวัสดุเทราเฮิร์ตซ์
• ทัศนศาสตร์การแปลงรูป
• ทฤษฎีการพรางตัว

• Alici, Kamil Boratay; Turhan, Adil Burak; Soukoulis, Costas M.; Ozbay, Ekmel (2011). " ตัวดูดซับเรโซแนนซ์คอมโพสิตแบบบางทางแสงในย่านอินฟราเรดใกล้: การกำหนดค่าที่ไม่ขึ้นกับโพลาไรเซชันและครอบคลุมช่วงความถี่กว้าง" (PDF) Optics Express . 19 (15): 14260– 7. Bibcode : 2011OExpr..1914260B . doi : 10.1364/OE.19.014260 . hdl : 11693/12111 . PMID  21934790 .
• Baker-Jarvis, James; Kim, Sung (2012). " ปฏิสัมพันธ์ของสนามคลื่นความถี่วิทยุกับวัสดุไดอิเล็กทริกในระดับมหภาคถึงระดับจุลภาค"วารสารวิจัยของสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ 117 : 1– 60. doi : 10.6028/jres.117.001 . PMC 4553869 . PMID 26900513 .  
• Costa, Filippo; Monorchio, Agostino; Manara, Giuliano (2010). "การวิเคราะห์และการออกแบบตัวดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางเฉียบที่ประกอบด้วยพื้นผิวความต้านทานสูงที่โหลดด้วยตัวต้านทาน" IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 58 (5): 1551– 1558. arXiv : 1005.1553 . Bibcode : 2010ITAP...58.1551C . doi : 10.1109/TAP.2010.2044329 . S2CID  26617084 .**ไฟล์ PDF ที่ดาวน์โหลดได้ด้านบนเป็นฉบับที่ผู้เขียนเผยแพร่เองของบทความนี้** Munk, Benedikt A. (2000). Frequency Selective Surfaces: Theory and Design . New York: John Wiley & Sons. pp.  315– 317. ISBN 978-0-471-37047-5.แผ่นกั้นซอลส์เบอรี (Salisbury screen ) เป็นสิ่งประดิษฐ์ของวิศวกรชาวอเมริกันชื่อวินฟิลด์ ซอลส์เบอรีในปี 1952
• สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาเลขที่ 2599944ของ Salisbury WW เรื่อง "วัสดุดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า" ลงวันที่ 10 มิถุนายน 1952 อ้างอิงถึงในMunk ด้วย

• ภาพประกอบ - แผนผังอย่างง่ายของอุปกรณ์ดูดซับคลื่นไมโครเวฟขนาดเล็กจากคามิล โบราเทย์ อาลีซี (ปริญญาเอก สาขาฟิสิกส์) จากศูนย์วิจัยนาโนเทคโนโลยีมหาวิทยาลัยบิลเคนท์