Elektromanyetizma ve Metamalzemelerin Uygulamaları

Elektromanyetizma: 

Elektromanyetizma, sabit veya hareket halindeki elektrik yüklerinin manyetik ve elektrik alanlarla etkileşimini açıklar. Elektromanyetizma, Maxwell denklemlerini kullanarak, kablosus haberleşme, mikrodalga, uydu ve radar sistemleri gibi teknolojilerin fiziksel temellerini oluşturur. Düşük maliyetli ve kolay kullanılabilir dizayn teknikleri geliştirmek ve çalışma prensiplerini anlayabilmek için teorik ve numerik metodlar üzerine çalışmalar yapılmaktadır. 

 
Grubumuzda bulunan araştırma projeleri: yüksek kazançlı düzlemsel anten dizaynı, yapay malzemeler kullanarak ışın yönlendirme, vb. 

 

Metamalzemeler:  Metamalzemeler, doğal malzemelerin sağlayamadığı belirli elektromanyetik özelliklere sahip ortamlar oluşturmak için dizayn edilen yapay malzemelerdir. Son on yılda, metamalzemeler superlens, görünmezlik, negatif faz ilerlemesi, negatif kırınım indeksi gibi alışılmamış davranışlarından dolayı çok sayıda bilim insanının ilgisini çekmiştir. Mikrodalga frekanslarından optik  frekanslara kadar değişik aralıklarda çalışan metamalzemeler dizayn edilmiş ve üretilmiştir. Bu malzemeler MIMO sistemlerindeki elektromanyetik etkileşimin azaltılması, mikrostrip antenlerin kazancının artırılması, yakın alan sensörlerinin hassasiyetinin artırılması ve yüzeysel mikrodalga filterlerin dizaynında kullanılmışlardır. Şu anda metamalzemelerin en önemli uygulama alanlarından biri sensör dizaynıdır. Metamalzemelerin, aluminyum gövdelerdeki çatlakların tespiti, biyosensörlerin geliştirilmesi, ince filmlerin kalınlıklarının ölçülmesi gibi uygulamaları bulunmaktadır. 

Grubumuzda bulunan araştırma projeleri: uçak gövdelerindeki çatlakların tahribatsız tespit edilmesi, DNA hibritleşmeleri için sensör dizaynı, vb. 

Elektromanyetik dalgalar negatif kırınım indeksli ortamlarda (sol) normal ortamlara (sağ) göre farklı kırılırlar.

* Resimlerin Kaynağı: John B. Pendry et al. Physics Today 57, 6, 37 (2004).

 

 

 
 
Açık uçlu dalga yönlendirici sensörlerin hassasiyeti ve
görüntü kalitesi metamalzemeler kullanılarak geliştirilmiştir.
Solda metamalzeme ile güçlendirilmiş sensörle,
sağda ise klasik sensörle elde edilmiş kare şeklindeki
bir çatlağın görüntüsü bulunmaktadır.
 
 
Yakın yerleştirilmiş antenlerin izole edilmesi için
elektromanyetik dalgaların ilerlemesini önleyen
metamalzemeler dizayn edilmiştir. 
 
Öğretim Üyeleri:
 
Muhammed Said Boybay
 
Seçilmiş Yayınlar:
 
A. M. Albishi, M.S. Boybay ve O.M. Ramahi. “Crack Detection on Conductive Surfaces using Metamaterial Particles”, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 22, 330 - 332 (2012).
 
M.S. Boybay ve O.M. Ramahi. “Open Ended Coaxial Line Probes with Negative Permittivity Materials”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 59, 1765 - 1769 (2011).
 
Z. Ren, M.S. Boybay ve O.M. Ramahi. “Near-Field Probes for Subsurface Detection Using Split-Ring Resonators”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 59, 488 - 495 (2011).
 
M.M. Bait Suwailam, M.S. Boybay, ve O.M. Ramahi. “Electromagnetic Coupling Reduction in High-Profile Antennas using Single-Negative (SNG) Metamaterials for MIMO applications”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 58, 2894 - 2902 (2010).
 
H. Attia, L. Yousefi, M.M. Bait-Suwailam, M.S. Boybay ve O.M. Ramahi. “Enhanced-Gain Microstrip Antenna Using Engineered Magnetic Superstrates”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 8, 1198 - 1201 (2009). 
 
M.S. Boybay ve O.M. Ramahi. “Near-field probes using double and single negative media”, Physical Review E, 79, 016602 (2009).