( )، که تحت عنوان شناخته می‌شود، نوعی که با نور برهم‌کنش دارد و طول‌موج‌های تراهرتز ( )، (IR) یا . این مواد از ساختاری تناوبی و سلولی استفاده می‌کنند.
 متناوباً فرامواد فوتونی را از شکاف باند فوتونی یا تشخیص می‌دهد. ها در مقیاسی بزرگ‌تر از اتم هستند، با این حال بسیار کوچک‌تر از طول‌موج ساطع شده، در مرتبه . 
 در یک ماده معمولی، پاسخ به میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی و در نتیجه به نور، بوسیله اتم‌ها تعیین می‌شود. در فرامواد، سلول‌ها نقش اتم‌ها را در موادی که در ابعاد بزرگتر از سلولی همگن هستند را به عهده می‌گیرند، و یک مدل متوسط مؤثر را به دست می‌آورند. 
 برخی از فرامواد فوتونی، خاصیت مغناطیسی در فرکانس‌های بالا از خود نشان می‌دهند که منجر به جفت شدن مغناطیسی قوی می‌شود. این امر می‌تواند یک ضریب منفی انکسار در محدوده نوری تولید کند.
 از کاربردهای ذاتی آن، می‌توان به و تبدیل اشاره کرد. 
 با PM تفاوت دارند زیرا اندازه و تناوب عناصر پراکندگی آن‌ها بزرگ‌تر از مرتبه طول‌موج هستند. همچنین، یک کریستال فوتونی همگن نیست، بنابراین نمی‌توان مقادیر ε ( ) یا ( ) را تعریف کرد. 
 ویکتور وسلاگو (۱۹۶۷) در حالی که در حال تحقیق بود دربارهٔ اینکه آیا ماده با مولفه‌های مغناطیسی نور تعامل دارد یا نه، پیش‌بینی کرد که احتمال شکست با یک نشانه منفی، با توجه به معادله ماکسول وجود دارد.. با علامت منفی نتیجه (کمتر از صفر) و (کمتر از صفر) است. تجزیه و تحلیل وسلاگو در بیش از ۱۵۰۰ مقاله بررسی شده و در بسیاری از کتاب‌ها از آن یاد شده‌است. 
 در اواسط دهه ۹۰، فرامواد برای اولین بار برای استفاده به عنوان فناوری‌های بالقوه برای کاربردهایی مانند تصویربرداری در مقیاس نانومتری و پوشش اشیاء دیده شدند. تا سال ۲۰۱۵، آنتن‌های فرامواد به صورت تجاری قابل استفاده بودند. 
 نفوذپذیری منفی با (SRR) به عنوان بخشی از سلول زیرموج به دست آمد. SRR به نفوذپذیری منفی در محدوده فرکانسی کوچکی دست یافت. این با یک که اولین شاخص منفی فراماده را ایجاد کرد که در محدوده مایکروویو عمل می‌کرد. آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌ها حضور یک محدوده انتشار چپ‌دست، یک ماده چپ‌دست را تشخیص دادند. اولین تأیید تجربی منفی شکست بلافاصله پس از آن، همچنین در فرکانس‌های مایکروویو رخ داد. 
 ، مانند ، می‌توانند ε < ۰ را تا بالا ببرند. با این حال، در محدوده ، مادون قرمز و مرئی، مواد طبیعی دارای مولفه زوج مغناطیسی یا نفوذپذیری ضعیفی هستند. به عبارت دیگر، مغناطیس پذیری مولفه مغناطیسی نور تابیده شده قابل چشم‌پوشی است. 
 فرامواد شاخص منفی، رفتاری کاملاً خلاف برهم کنش متعارف «راست دست» نور که در مواد نوری معمولی یافت می‌شود، دارند. به همین دلیل، این مواد در یا (NIM) نامیده می‌شوند. 
 فقط ساختگی (مصنوعی) این رفتار را از خود نشان می‌دهند. ، مانند بسیاری از سیستم‌های شناخته شده دیگر، می‌توانند رفتارهای انتشاری غیرعادی مانند معکوس شدن و از خود نشان بدهند. با این حال، شکست منفی در چنین سیستم‌هایی رخ نمی‌دهد. 
 و ضد فرومغناطیسی، به‌طور طبیعی می‌توانند به تشدید (انعکاس) مغناطیسی دست یابند، اما با اتلافی چشمگیر. در مواد طبیعی مانند و ، رزونانس برای و در فرکانس یکسان رخ نمی‌دهد.
 SRRهای فرامواد نوری با استفاده از و به مقیاس کمتر از ۱۰۰ نانومتر رسیده‌اند. یک سلول نانومتری SRR، دارای سه میله فلزی کوچک است که به صورت فیزیکی به یکدیگر متصل هستند. این سلول به شکل U پیکربندی شده و به عنوان یک عمل می‌کند. فاصله بین دو سر سلول U شکل به عنوان یک عمل می‌کند. از این رو، این دستگاه، یک مشدد نوری است. این «آخال‌ها» موضعی را هنگام برانگیختگی خارجی ایجاد می‌کنند. این آخال‌ها معمولاً ده برابر کوچکتر از طول موج خلاء c در فرکانس تشدید هستند. درنتیجه با استفاده از یک تقریب متوسط مؤثر، می‌توان آخال‌ها را برآورد و محاسبه کرد. 
 PMها یک پاسخ مغناطیسی با اندازه‌ای کارامد در فرکانس‌های نوری نمایش می‌دهند. این پاسخ مغناطیسی، شامل نفوذپذیری منفی، علیرغم عدم وجود مواد مغناطیسی را شامل است. مشابه مواد نوری عادی، PMها را می‌توان به عنوان یک محیط مؤثر در نظر گرفت که با پارامترهای محیط مؤثر ε(ω) و μ(ω)، یا به‌طور مشابه، ε و μ . 
 ضریب شکست منفی PMها در بازه فرکانس نوری به‌طور تجربی و آزمایشی، در سال ۲۰۰۵ توسط و همکارانش، اثبات شد. (در طول موج رادیویی λ = ۱٫۵ میکرومتر) و توسط بروک و همکاران. (در λ = ۲ میکرومتر) تقریباً در همان زمان. 
 یک تقریب متوسط مؤثر (انتقال) تختال‌های موادی را توصیف می‌کند که، هنگام واکنش به یک تابش الکترومغناطیسی، «به‌طور مؤثر» همگن هستند، با پارامترهای «مؤثر» متناظر که شامل ε و μ «مؤثر» هستند و در کل تختال اعمال می‌شوند. اجزاء یا سلول‌های منفرد ممکن است مقادیر متفاوتی از تختال داشته باشند. با این وجود، مواردی نیز وجود دارند که تقریب متوسط مؤثر صادق نیست و باید از قابلیت عملی بودن آن اطلاع داشت.
 منفی در ابتدا در یک محیط چپ‌دست در فرکانس‌های مایکروویو با استفاده از آرایه‌های مشدد شکافدار حلقوی به دست آمد. در اکثر مواد طبیعی، پاسخ زوج مغناطیسی در در شروع به کاهش می‌کند، یعنی خاصیت مغناطیس قابل توجهی در فرکانس‌های نوری اتفاق نمی‌افتد. نفوذپذیری مؤثر چنین موادی واحد است، μ = ۱. از این رو، جزء مغناطیسی یک تابشی عملاً هیچ تأثیری بر مواد طبیعی در فرکانس‌های نوری ندارد. 
 در فرامواد، سلول به عنوان یک متا اتم، یک مغناطیسی با قابلیت مغناطیسی بیشتر، شبیه به یک اتم در ابعاد بزرگ است. برای متا اتم‌های ساخته شده از ، μ<۰ را می‌توان در به دست آورد اما در فرکانس‌های مرئی نه. فرکانس مرئی گریزان بوده‌است زیرا فلزات شرایط محدود کننده نهایی است.
 طول موج‌های نوری بسیار کوتاه‌تر از طول موج امواج مایکروویو هستند و تحقق‌بخشی متامواد نوری زیرموج را سخت‌تر می‌کنند. متامواد مایکروویو را می‌توان از مواد ساخت، در حالی که باید برای تولید PMها استفاده شود.
 آزمایش‌های موفق از ترتیب تناوبی سیم‌های کوتاه یا قطعات فلزی با اشکال مختلف استفاده کردند. در مطالعه‌ای دیگر، کل آخال به صورت الکتریکی متصل شد.
 تکنیک‌های ساخت شامل ، شامل نانوساختار با و می‌شوند.
 در سال ۲۰۱۴ یک نمونه نخستین فراماده حساس به ، برای جذب انرژی در یک بازه گسترده (یک سوپر اکتاو) از طول موج‌های فروسرخ نشان داده شد. این ماده غالب بر ۹۸٪ میانگین جذب اندازه‌گیری شده را نشان داد که در یک میدان دید ± ۴۵ درجه برای طول موج‌های فروسرخ میانی بین ۱٫۷۷ و ۴٫۸۱ میکرومتر حفظ شد. یکی از کاربردها پنهان کردن اشیا از حسگرهای فروسرخ است. بقازه وسیع‌تری نسبت به نقره یا طلا تأمین می‌کرد. یک به‌طور تصادفی یک الگوی پیشنهادی اولیه را تغییر داد و همه را به جز بهترین‌ها آزمایش و حذف کرد. این روند در چندین نسل تکرار شد تا زمانی که طراحی مؤثر واقع شد. 
 متامتریال بر روی یک زیرلایه سیلیکونی از چهار لایه ساخته شده‌است. لایه اول پالادیوم است که توسط (پلاستیک) و یک صفحه دیگر پالادیوم در بالای آن پوشانده شده‌است. صفحه نمایش، برش‌های طول موج فرعی دارد که طول موج‌های مختلف را قطع می‌کند. یک لایه از پلی‌آمید کل جاذب را پوشش می‌دهد. می‌تواند ۹۰ درصد اشعه فروسرخ را تا زاویه ۵۵ درجه نسبت به صفحه نمایش جذب کند. لایه‌ها به همترازی دقیقی نیاز ندارند. درپوش پلی آمیدی از صفحه نمایش محافظت می‌کند و به کاهش هرگونه عدم تطبیق امپدانس کمک می‌کند که امکان دارد هنگام عبور موج از هوا به دستگاه اتفاق بیفتد. 
 در سال ۲۰۱۵ نور مرئی به NIMهای مایکروویو و فروسرخ در نشر نور یک‌طرفه پیوست. (" " بجای انتقال، نور را در جهت مخالف کاهش می‌دهند و برای کار کردن به سطوح کم نور پشت آینه نیاز دارند) 
 این ماده، دو نانوساختار نوری را ترکیب می‌کند: یک بلوک چند لایه از ورق‌های نقره و ورقه‌های شیشه‌ای و شبکه‌های فلزی. ساختار شیشه-نقره ای یک فراماده «هذلولی» است که باتوجه به جهتی که امواج در حال حرکت هستند، با نوری متفاوت رفتار می‌کند. هر لایه چند ده نانومتر ضخامت دارد که این مقدار، خیلی نازک‌تر از نور مرئی ۴۰۰ تا ۷۰۰ است. طول موج‌های نانومتر، بلوک را برای نور مرئی مات می‌کنند، اگرچه نوری که از زوایایی خاص وارد شود، می‌تواند درون ماده انتشار یابد. 
 افزودن شبکه‌هایی از جنس با فاصله‌های زیر طول موج، امواج نور قرمز یا سبز وارد شده را به اندازه‌ای خم می‌کند که بتوانند وارد بلوک شده و انتشار یابند. در طرف مخالف بلوک، مجموعه دیگری از شبکه‌هایی اجازه خروج نور را می‌دادند که زاویه‌ای با جهت اصلی داشتند. فاصله بین توری‌های خروجی با شبکه‌های ورودی تفاوت داشت و نور تابیده شده را خم می‌کرد تا نور خارجی از آن سمت وارد بلوک نشود. نور عبوری از جهت رو به جلو، حدود ۳۰ برابر بیشتر از نور معکوس است. بلوک‌های میانی نیاز به تراز دقیق دو شبکه نسبت به یکدیگر را کاهش دادند. 
 چنین ساختارهایی دارای پتانسیل برای کاربردهایی در ارتباطات نوری هستند - به‌عنوان مثال، می‌توان آنها را با تراشه‌های کامپیوتری نوری که سیگنال‌های حمل‌شده توسط امواج نور را تقسیم یا ترکیب می‌کنند، اتجمیع کرد. سایر کاربردهای بالقوه شامل نمونه‌برداری زیستی است تکه با استفاده از ذراتی در ابعاد نانو برای انحراف نور به زوایایی که به اندازه کافی شیب‌دار هستند، از مواد هذلولی عبور کند و از سوی دیگر آن خارج شود. 
 با استفاده از ترکیبی از و غیر پلاسمونیک، به نظر نانومدارهای مدار تکه‌ای در فرکانس‌های فروسرخ و نوری امکان‌پذیر باشد. عناصر مدارهای فشرده معمولی به روش‌های عادی در دسترس نیستند. 
 با طول زیر در محدوده مایکروویو و (RF) عملی هستند. مفهوم عنصر فشرده، امکان ساده‌سازی المان و پیمانه‌سازی مدار را فراهم می‌کند. در ، روش‌های ساختی برای دستیابی به هندسه‌های زیرموج وجود دارد. 
 فلزاتی مانند ، ، و ، جریان را در فرکانس‌های RF و مایکروویو انتقال می‌دهند. در فرکانس‌های نوری، ویژگی‌های برخی از فلزات گرانبها عوض می‌شود. به جای جریان عادی، با منفی شدن بخش واقعی پیچیده‌ای اتفاق می‌افتد بنابراین، در واقع جابجایی الکتریکی ∂D / ∂t است و می‌توان آن را «جریان نوری جاری» نامید. 
 متداول‌ترین الگوی مورد استفاده برای دست یافتن به ضریب شکست قابل تنظیم و کوک پذیر، تنظیم نوری-الکتریکی آن است. در اینجا تغییر ضریب شکست متناسب با میدان الکتریکی اعمال شده یا متناسب با میدان الکتریکی است. ایندو به ترتیب و نام دارند.
 یک راه جایگزین، استفاده از ماده ای اپتیکال غیرخطی و وابسته به میزان میدان نوری برای تعدیل ضریب شکست یا پارامترهای مغناطیسی است. 
 انباشتگی لایه‌ها، NIMها را در فرکانس‌های نوری تولید می‌کند. با این حال، تغییرات سطح (غیر مسطح، توده‌ای) SRR معمولاً از انباشتگی جلوگیری می‌کند. اگرچه یک ساختار تک لایه SRR را می‌توان بر روی یک ساخت، به دلیل ملزومات تحمل پذیری هم ترازی، چیدن این ساختارهای توده‌ای نسبتاً سخت است. یک روش انباشتگی برای SRRها در سال ۲۰۰۷ منتشر شد که از جداکننده‌های دی الکتریک برای اعمال یک روش مسطح سازی برای تسطیح لایه SRR استفاده می‌کند. به نظر می‌رسد که می‌توان چندین لایه اختیاری را از این راه ایجاد کرد، از جمله تعداد سلول‌های واحد منتخب و ترتیب‌های فضایی متفاوت لایه‌های مجزا. 
 در سال ۲۰۱۴، پژوهشگران، از یک آینه غیرخطی با ضخامت ۴۰۰ نانومتر خبر دادند که می‌تواند در فرکانس‌های فروسرخ نزدیک تا فروسرخ میانی تا تراهرتز کار کند. این ماده با شدت نور بسیار کمتری نسبت به روش‌های سنتی کار می‌کند. این فراماده برای شدت نور ورودی و ضخامت ساختار، تقریباً یک میلیون بار خروجی با شدت زیادتری تولید می‌کند. آینه‌ها نیازی به هماهنگی امواج ورودی و خروجی ندارند. 
 این آینه غیرخطی می‌تواند پاسخ غیرخطی عظیمی را برای چندین پروسه ، مانند تولید هماهنگ دوم، تولید مجموع و فرکانس اختلاف، و همچنین انواع پروسه‌های آمیختگی چهار موجی ایجاد کند. دستگاه نمایشی، نورهایی با طول موج ۴۰۰۰تا۸۰۰۰ نانومتر را تبدیل کرد. 
 این دستگاه از انباشتی از لایه‌های نازکی از ، و یا ، ایندیم و آرسنیک بوجود آمده‌است. ۱۰۰ لایه از این لایه‌ها که ضخامت هر کدام از آن‌ها بین ۱ تا ۱۲ نانومتر است، با طرحی از نانوساختارهای طلای نامتقارن و متقاطع روبرو بودند که جفت شده و لایه‌ای از طلا را در پایین تشکیل می‌دهند. 
 کاربردهای بالقوه شامل سنجش از راه دور و کاربردهای پزشکی است که به سیستم‌های لیزری متراکم نیاز دارند. 
 (DSW) به مربوط به کریستال‌های نوری، ناهمگونی فراماده مربوط می‌شود. اخیراً فراماده نوری در ۷۸۰ نانومتر (نزدیک به فروسرخ)، ۸۱۳ نانومتر و ۷۷۲ نانومتر عمل می‌کند.
{"title": "فراماده فوتونی", "link": "https://fa.wikipedia.org//w/index.php?title=%D9%81%D8%B1%D8%A7%D9%85%D8%A7%D8%AF%D9%87_%D9%81%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%86%DB%8C&oldid=34003733", "language": "fa"}