Metamaterials are artificial materials, made by microscopic unit cells and projected to exhibit specific macroscopic properties, e.g. they can be designed in order to show a negative refractive index or a superluminal wave propagation. During the last decade, the interest in electromagnetic metamaterials has been grown because of their possible applications, such as for antennas, transmission lines, lenses, cloaking devices etcetera. In this work we deal specially with metasurfaces, i.e. thin artificial screens or "2D metamaterials". In particular, we analyze how to express the Huygens' Principle and the Boundary Conditions using the ElectroMagnetic Potentials, also considering the relativistic case. Starting from the Boundary Conditions we derive a circuit model for the project of a screen whose permittivity $\varepsilon$ and permeability $\mu$ are assigned. In the last chapters we wonder about the possibility of using metasurfaces in order to realize a holographic television or a hypothetical invisibility cloak.

I metamateriali sono materiali artificiali, costituiti da più elementi unitari microscopici e progettati per esibire specifiche proprietà macroscopiche. Ad esempio, essi possono essere caratterizzati da un indice di rifrazione negativo o da una velocità di propagazione delle onde superluminale. Nell'ultimo decennio, i metamateriali elettromagnetici hanno riscosso un interesse crescente, dovuto alle loro applicazioni per la realizzazione di antenne, linee di trasmissione, lenti, dispositivi di occultamento etc. In questo lavoro si tratterà soprattutto di metasuperfici, cioè di schermi sottili artificiali o "metamateriali 2D" . In particolare, si analizzerà come riformulare il principio di Huygens e le Condizioni al Contorno usando i potenziali elettromagnetici, trattando anche il caso relativistico. A partire dalle Condizioni al Contorno si deriva un modello circuitale per il progetto di uno schermo con permittività $\varepsilon$ e permeabilità $\mu$ assegnate. Negli ultimi capitoli si considera la possibilità di usare le metasuperfici per la realizzazione di televisori olografici e per un ipotetico mantello dell'invisibilità.

A perspective on metasurfaces, circuits, holograms and invisibility

GONANO, CARLO ANDREA

Abstract

Metamaterials are artificial materials, made by microscopic unit cells and projected to exhibit specific macroscopic properties, e.g. they can be designed in order to show a negative refractive index or a superluminal wave propagation. During the last decade, the interest in electromagnetic metamaterials has been grown because of their possible applications, such as for antennas, transmission lines, lenses, cloaking devices etcetera. In this work we deal specially with metasurfaces, i.e. thin artificial screens or "2D metamaterials". In particular, we analyze how to express the Huygens' Principle and the Boundary Conditions using the ElectroMagnetic Potentials, also considering the relativistic case. Starting from the Boundary Conditions we derive a circuit model for the project of a screen whose permittivity $\varepsilon$ and permeability $\mu$ are assigned. In the last chapters we wonder about the possibility of using metasurfaces in order to realize a holographic television or a hypothetical invisibility cloak.
D'ANTONA, GABRIELE
PIGNARI, SERGIO AMEDEO
26-gen-2016
I metamateriali sono materiali artificiali, costituiti da più elementi unitari microscopici e progettati per esibire specifiche proprietà macroscopiche. Ad esempio, essi possono essere caratterizzati da un indice di rifrazione negativo o da una velocità di propagazione delle onde superluminale. Nell'ultimo decennio, i metamateriali elettromagnetici hanno riscosso un interesse crescente, dovuto alle loro applicazioni per la realizzazione di antenne, linee di trasmissione, lenti, dispositivi di occultamento etc. In questo lavoro si tratterà soprattutto di metasuperfici, cioè di schermi sottili artificiali o "metamateriali 2D" . In particolare, si analizzerà come riformulare il principio di Huygens e le Condizioni al Contorno usando i potenziali elettromagnetici, trattando anche il caso relativistico. A partire dalle Condizioni al Contorno si deriva un modello circuitale per il progetto di uno schermo con permittività $\varepsilon$ e permeabilità $\mu$ assegnate. Negli ultimi capitoli si considera la possibilità di usare le metasuperfici per la realizzazione di televisori olografici e per un ipotetico mantello dell'invisibilità.
Tesi di dottorato
File allegati
File Dimensione Formato  
2016_01_PhD_Gonano.pdf

accessibile in internet per tutti

Descrizione: Testo della tesi
Dimensione 14.71 MB
Formato Adobe PDF
14.71 MB Adobe PDF Visualizza/Apri

I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/116524