اهتمت الأبحاث في السنوات الأخيرة بتفاعل الأمواج الكهرومغناطيسية مع التراكيب المصنعة ذات معامل السماحية الكهربائية (ε) و النفاذية المغناطيسية (μ) السالبين, تدعى هذه التراكيب بما وراء المادة (Metamaterial). تصمم هذه التراكيب بحيث تعطي خصائص كهرومغناطيسية لا تعطيها المواد الطبيعية المعروفة, أي أنها تكتسب خصائصها الكهرومغناطيسية من خلال تركيبها, و ليس من خلال المواد المكونة لها, و هي تمتلك خواص جديدة تحدد آلية مختلفة لانتشار الأمواج الكهرومغناطيسية خلالها. درست هذه المواد بشكل نظري, و صنعت من أجل العديد من التطبيقات و خاصة في المجال الميكروي و الضوئي. يعتمد هذا البحث على هذه المواد, و يوضحها و يحلل الخواص الكهرومغناطيسية الناتجة عن توضع أعمدة من هذه الشرائح سالبة معامل السماحية الكهربائية (ε) و النفاذية المغناطيسية (μ) (MMs) بشكل تجزيئي ضمن وسط مكون من مواد طبيعية. و يقارن العمل هذه الخواص مع الخواص الكهرومغناطيسية الناتجة عن توضع أعمدة من المواد الطبيعية بشكل تجزيئي أيضا, و يتم استخدام المحاكي
(HFSS High Frequency Structure Simulator) الذي يعتمد طريقة العنصر المنتهي في حساب كل من معامل الإرسال و الاستقبال لهذه التراكيب.
Research over the past years has focused on electromagnetic waves and meta-materials. These structures are designed to give electromagnetic properties that cannot be produced by traditional, well known natural structures. Meta-materials obtain their electromagnetic properties from their structures, not from their components. Meta-materials have new properties that define different mechanisms for electromagnetic wave propagation. These materials have been studied theoretically and have been used in many applications, especially microwaves and photonic fields. This research depends on these kinds of material, explains them, and analyzes the electromagnetic properties that yield from putting columns from these slabs with negative permittivity and permeability coefficient (MMs) in a fractal distribution of a natural medium. This research also compares the resulting properties with the electromagnetic properties that yield natural materials distributed the same way. We use the HFSS simulator which depends on the finite element method for calculating transmission and reflection coefficient for these structures.
Artificial intelligence review:
Research summary
تتناول هذه الورقة البحثية تصميم مرشح عالي الانتقائية يعتمد على التوزع التجزيئي لشرائح ذات معامل سماحية كهربائية ونفاذية مغناطيسية موجبة وسالبة باستخدام المحاكي HFSS. تتناول الورقة دراسة المواد المعروفة باسم المواد ما وراء المادة (Metamaterials) التي تمتلك خصائص كهرومغناطيسية غير موجودة في المواد الطبيعية. يركز البحث على تحليل الخواص الكهرومغناطيسية الناتجة عن توضع أعمدة من هذه الشرائح في وسط مكون من مواد طبيعية، ومقارنة هذه الخواص مع تلك الناتجة عن توضع أعمدة من مواد طبيعية بشكل تجزيئي. يتم استخدام المحاكي HFSS الذي يعتمد على طريقة العنصر المنتهي لحساب معامل الإرسال والاستقبال لهذه التراكيب. النتائج تظهر إمكانية تصميم مرشحات عالية الانتقائية باستخدام هذه المواد، مما يفتح آفاقًا جديدة لتطبيقات في مجالات الاتصالات والألياف الضوئية.
Critical review
دراسة نقدية: تعتبر هذه الورقة البحثية إضافة قيمة إلى مجال دراسة المواد ما وراء المادة وتطبيقاتها في تصميم المرشحات عالية الانتقائية. ومع ذلك، يمكن توجيه بعض النقد البناء لتحسين العمل المستقبلي. أولاً، كان من الممكن تقديم تفاصيل أكثر حول كيفية تأثير المتغيرات المختلفة على أداء المرشح بشكل أعمق. ثانيًا، كان من الممكن تضمين تجارب عملية لدعم النتائج النظرية المقدمة. وأخيرًا، يمكن توسيع نطاق الدراسة ليشمل تطبيقات أخرى لهذه المواد في مجالات مختلفة.
Questions related to the research
-
ما هي المواد ما وراء المادة (Metamaterials)؟
المواد ما وراء المادة هي تراكيب مصنعة تمتلك خصائص كهرومغناطيسية غير موجودة في المواد الطبيعية، وتكتسب هذه الخصائص من خلال تركيبها الهندسي وليس من خلال المواد المكونة لها.
-
ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟
الهدف الرئيسي من البحث هو تصميم مرشح عالي الانتقائية يعتمد على التوزع التجزيئي لشرائح ذات معامل سماحية كهربائية ونفاذية مغناطيسية موجبة وسالبة، وتحليل خصائصه باستخدام المحاكي HFSS.
-
ما هي الطريقة المستخدمة في حساب معامل الإرسال والاستقبال للتراكيب المدروسة؟
تم استخدام المحاكي HFSS الذي يعتمد على طريقة العنصر المنتهي لحساب معامل الإرسال والاستقبال للتراكيب المدروسة.
-
ما هي النتائج الرئيسية التي توصلت إليها الدراسة؟
أظهرت الدراسة إمكانية تصميم مرشحات عالية الانتقائية باستخدام المواد ما وراء المادة، حيث يمكن الحصول على مرشحات ذات عرض حزمة صغيرة وترددات أقل عند نفس الطول للبنية التجزيئية المدروسة.
References used
Aysun KAYA " An investigation with fractal geometry analysis of time series" İZMİR July, 2005
Kenneth Falconer, " FRACTAL GEOMETRY Mathematical Foundations and Applications Second Edition University of St Andrews, UK Wiley 2003
BERTOLOTTI ,M ;MASCIULLI ,P;SIBILIA,C ;WIJNANDS,F ;HOEKSTRA, H. Transmission properties of a Cantor corrugated waveguide. Optical Society of America Vol. 13, No.3,1996, 628-634
MONSORIU,J.A;ZAPATA-RODRIGUEZ,C.J;SILVESTRE,E; FURLAN,W.D. Cantor -like fractal photonic crystal waveguides. Optics Communication No.252 , 2005, 46- 51