TY - JOUR 
A1 - Martínez Soler, Iván Jesús
T1 - Estudio numérico del fenómeno de quiralidad en metamateriales
Y1 - 2012
UR - http://hdl.handle.net/10317/2858
AB - El objetivo que se ha perseguido en este trabajo es doble, por un lado se ha hecho
un análisis teórico de los medios bi-aniótropos y sobre todo de los medios bi-isótropos.
Por otro lado se han diseñado y analizado dos medios quirales, uno bi-anisótropo y otro
bi-isótropo. Estos dos objetivos se pueden enmarcar dentro de otro objetivo más básico
que ha estado presente a lo largo de todo el trabajo y que es el estudio de la quiralidad.
Las principales aportaciones que se ha hecho con este trabajo son las siguientes:Una nueva estructura quiral, la manivela de 5 segmentos, y un nuevo elemento
resonante, formado por dos manivelas rotadas entre sí 180o. Este elemento es bianis
ótropo y presenta un eje de simetría C2 a lo largo del eje  z .
  Se han diseñado dos nuevos medios quirales basados en el mismo elemento resonante,
el medio quiral bi-anisótropo y el medio quiral bi-isótropo, en los cuales se han
observado resonancias en el ángulo de rotación, la elipticidad y la quiralidad. En estos
dos medios se ha llegado hasta una rotación del campo trasmitido (birrefringencia)
de 90o en las frecuencias de resonancia, y un cambio de polarización lineal a eliptica
(dicroísmo circular) también en las frecuencias de resonancia. El dicroísmo circular
es máximo en las resonancias donde el campo trasmitido puede llegar hasta presentar
una polarización circular.
  El medio bi-isótropo se ha obtenido por medio de elementos bi-anisótropos, los elementos
resonantes. Para ello ha sido necesario distribuir los elementos de forma que
la simetría en el plano de incidencia fuera C4, lo que se ha conseguido creando una
celda unidad en la que el elemento resonante está rotado 90o cuatro veces. El medio
bi-anisótropo consiste en una distribución periódica del elemento resonante.
  Se aboservado que existe una dependencia entre las frecuencias de resonancia con su
longitud y la separación entre los elementos resonantes. A medida que aumenta la
longitud de las manivelas las resonancias ocurren a una frecuencia menor. Este cambio
afecta sobre todo a la segunda resonancia de forma que a medida que aumenta la
longitud la separación entre la primera y segunda resonancia decrece. También se ha
observado que la componente Ey del campo trasmitido disminuye con el aumento de la longitud de forma que las resonancias son menos intensas. En cuanto a la
dependencia con el parámetro D se ha observado que la segunda resonancia, para
aquellos medios que la presentan, se da a una frecuencia menor a medida que D
aumenta, la primera frecuencia de resonancia prácticamente no cambia de valor. Los
picos que presentan las componentes del campo trasmitido son menos intensos con el
aumento de la separación entre parejas de elementos resonante, es decir, los mínimos
que presenta Ex son mayores a medida que aumenta D y los máximos que presenta
Ey son más pequeños. Al aumentar la separación entre los elementos resonantes hay
una menor interacción entre ellos.
  En las resonancias la grá ca del ángulo de rotación muestra un salto entre -90o y
90o, sin embargo al representar el campo trasmitido se observa que tal salto no existe
y que es debido al intervalo en el que está representado el ángulo. A frecuencias
superiores a la resonancia la rotación de la dirección del campo trasmitido continua
hasta alcanzar un ángulo  máximo  o  minimo , a partir del cual cambia el sentido
de rotación.
  En la banda de frecuencias comprendida entre las dos primeras resonancias el campo
trasmitido presenta una polarización lineal, la elipticida es cero, pero su dirección
se encuentra rotada con respecto a la dirección de incidencia. En esas frecuencias es
donde el campo presenta su mayor rotación respecto de la dirección de incidencia.
Este ángulo  minimo  disminuye con el aumento de la longitud de las manivelas.
  Se ha analizado también la imagen especular del elemento resonante comprobándose
que la rotación para los medios formados con este nuevo elemento resonante se da en
sentido contrario.
  Al descomponer el campo trasmitido en términos de los dos modos normales se ha
observado que la primera de las resonancias se da siempre en el campo RCP, de forma
que es el campo LCP el que se propaga por el medio a esa frecuencia. En la segunda
y tercera resonancia el campo que resuena es el LCP. Esto se ha comprobado que
coincide con el sentido de rotación que presentan las elipses de polarización.
  Se ha medido la quiralidad de los medios diseñados. Tanto su parte real como su
parte imaginaria presentan una resonancia en las mismas frecuencias que el ángulo
de rotación y que las componentes de los campo. En la primera de las resonancias la
parte imaginaria es positiva mientras que en la segunda y tercera resonancia toma
un valor negativo. En cuanto a la parte real toma un valor mayor en la primera de
las resonancias que en el resto.
  Los valores presentados por la quiralidad también dependen de los parámetros geom
étricos del sistema. A medida que aumenta la longitud de la manivela la parte real
de   presenta un valor mayor en la primera resonancia. El mayor valor que se ha
observado ha sido 7.5 para la muestra CE63. La parte imaginaria también aumenta
el valor que presenta en la primera resonancia al aumentar la longitud de las manivelas,
el valor máximo también se ha encontrado para la muestra CE63 y ha sido 2.5. Cambiando la separación entre parejas de elementos resonantes la parte imaginaria
de   aumenta al mismo tiempo que D.
  Mediante el diseño de una estructura no quiral se ha comprobado que la rotación
se debe a la isomería de la estructura, comprobándose que si se usa una celda muy
similar, pero no quiral, no presenta actividad electromagnética.
KW - Metamateriales
KW - Quirilidad
KW - Medios bi-anisótropos
KW - Medios bi-isótropos
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