Les matériaux magnétiques hyperfréquences à l'ère des métamatériaux

Olivier Acher

doi:10.1016/j.crhy.2009.02.004

Métamatériaux / Metamaterials

Les matériaux magnétiques hyperfréquences à l'ère des métamatériaux

Olivier Acher ¹

¹ CEA Le Ripault, DAM, 37260 Monts, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 5, pp. 423-436.

Résumé
Abstract

On s'intéresse dans cet article à l'apport des métamatériaux en vue d'obtenir des perméabilités magnétiques hyperfréquences attrayantes. On analyse les avantages et les inconvénients des métamatériaux par rapport aux matériaux magnétiques doux, traditionnellement utilisés en hyperfréquences en tant que matériaux à haute perméabilité. On montre que les niveaux obtenus avec les métamatériaux constitués uniquement de motifs conducteurs ne peuvent pas entrer en compétition avec ceux obtenus sur des matériaux magnétiques doux, tout du moins à des fréquences inférieures à 10 GHz. Toutefois, pour certaines applications particulières, comme les étalons de perméabilité, les métamatériaux présentent un attrait certain. La combinaison de matériaux magnétiques doux, et de motifs inductifs, présente au contraire de nombreux attraits. On donne plusieurs exemples de tels métamatériaux, réalisables avec des technologies qui peuvent s'adapter à des fabrications en grande série. Enfin, on souligne que la communauté des métamatériaux a donné un élan bénéfique à la diffusion des connaissances associées au magnétisme hyperfréquence, et à la conception de matériaux complexes alliant constituants magnétiques et composants électroniques.

This article investigates the advances brought by metamaterials in order to obtain attractive magnetic microwave properties. Can magnetic metamaterials outperform conventional soft magnetic materials? In the case where permeability levels and bandwidth are the key figures of merit, it is acknowledged that copper-based metamaterials can exceed the performance of soft magnetic materials, but only at operating frequencies above 10 GHz. As for low frequency operation, magnetic metamaterials may also be preferred to conventional magnetic materials when requirements include excellent temperature stability or immunity to external magnetic fields. However, in many cases, metamaterials need to include certain conventional magnetic constituents in order to compete with conventional magnetic materials. Several types of metamaterials containing conventional magnetic inclusions and well suited for industrial production are presented. Last but not least, it is underlined that the investigations on metamaterials are beneficial to scientific exchanges between scientists from different areas.

Publié le : 2009-05-12

DOI : 10.1016/j.crhy.2009.02.004

Mot clés : Métamatériaux magnétiques, Hyperfréquence
Keywords: Magnetic metamaterials, Hyperfrequency

Affiliations des auteurs :

Olivier Acher ¹

¹ CEA Le Ripault, DAM, 37260 Monts, France

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Olivier Acher. Les matériaux magnétiques hyperfréquences à l'ère des métamatériaux. Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 5, pp. 423-436. doi : 10.1016/j.crhy.2009.02.004. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2009.02.004/

Bibliographie
Cité par

[1] J.B. Pendry; A.J. Holden; D.J. Robbins; W.J. Stewart IEEE Trans. MTT, 47 (1999), p. 2075

[2] L. Lewin Proc. Inst. Electr. Eng., 94 (1947), p. 65

[3] O. Acher, J. Magn. Magn. Mater., | DOI

[4] G. Veselago; E.E. Narimanov Nature Materials, 5 (2006), p. 759

[5] http://www.ee.duke.edu/~drsmith

[6] C.A. Graimes; P.L. Trouilloud; R.M. Walser IEEE Trans. Magn., 24 (1988), p. 603

[7] I.J. Jeong; A.P. Valanju; R.M. Walser J. Appl. Phys., 64 (1988), p. 5679

[8] P.M. Valanju; R.M. Walser; A.P. Valanju Phys. Rev. Lett., 88 (2002), p. 187401

[9] A.N. Lagarkov; V.N. Semenenko; V.A. Chistyaev; D.E. Ryabov; S.A. Tretyakov; C.R. Simovski Electromagnetics, 17 (1997), p. 213

[10] A.N. Lagarkov; V.N. Semenenko; V.N. Kisel; V.A. Chistyaev J. Magn. Magn. Mater., 258 (2003), p. 161

[11] B.I. Popa; S.A. Cummer Phys. Rev. Lett., 100 (2008), p. 207401

[12] O. Acher; J.-H. Le Gallou; M. Ledieu Metamaterials, 2 (2008), p. 18

[13] G. Perrin; J.C. Peuzin; O. Acher J. Appl. Phys., 81 (1997), p. 5166

[14] P.K. Amiri; B. Rejaei; Y. Zhuang; M. Vroubel; J.N.L. Burghartz IEEE Trans. Magn., 43 (2007), p. 2630

[15] M. Yamaguchi, Private communication

[16] A.N. Lagarkov, K.N. Rozanov, J. Magn. Magn. Mater., | DOI

[17] M.C.K. Wiltshire; J.V. Hajnal; J.B. Pendry; D.J. Edwards; C.J. Stevens Opt. Express, 11 (2003), p. 709

[18] T. Driscoll; D.N. Basov; W.J. Padilloa; J.J. Mock; D.R. Smith Phys. Rev. B, 75 (2007), p. 115114

[19] D. Maystre; S. Enoch J. Opt. Soc. Am. A, 21 (2004), p. 121

[20] J.-M. Lerat; N. Malléjac; O. Acher J. Appl. Phys., 100 (2006), p. 084908

[21] O. Acher; O. Reynet; N. Mallejac; J.-M. Lerat SPIE, Bellingham, Proc. SPIE, 5359 (2004), pp. 76-88 | DOI

[22] O. Acher; A.L. Adenot Phys. Rev. B, 62 (2000), p. 11324

[23] D. Lippens C.R. Physique, 9 (2008), p. 184

[24] K.N. Rozanov IEEE Trans. Antennas and Propagation, 48 (2000), p. 1230

[25] C.R. Brewitt Taylor IET Microwaves Antennas and Propagation, 1 (2007), p. 255

[26] S.A. Tretyakov Microwave Opt. Technol. Lett., 31 (2001), p. 163

[27] S.A. Tretyakov; S.I. Maslovski IEEE Antennas and Propagation, 49 (2007), p. 37

[28] K.N. Rozanov; E.A. Preobrazhenskii J. Comm. Tech. Electron., 50 (2005), p. 787

[29] D. Sievenpiper; L. Zhang; R.F. Jimenez Broas; N.G. Alexopolous; E. Yablonovitch IEEE Trans. MTT, 47 (1999), p. 2059

[30] D. Sievenpiper; J. Schaffner; R. Loo; G. Tangonan; S. Ontiveros; R. Harold IEEE Trans. MTT, 5 (2002), p. 384

[31] C.R. Simovski; P. de Maagt; I.V. Melchakova IEEE Trans. Antennas and Propagation, 53 (2005), p. 908

[32] M. Ledieu, O. Acher, IEEE Trans. Magn. Mat., in press

[33] O. Acher; M. Ledieu; A. Bardaine; F. Levassort Appl. Phys. Lett., 93 (2008), p. 032501

[34] O. Reynet; O. Acher Appl. Phys. Lett., 84 (2004), p. 1198

[35] A.L. Adenot-Engelvin; C. Dudek; O. Acher J. Magn. Magn. Mater., 300 (2006), p. 33

[36] A.L. Adenot-Engelvin; C. Dudek; P. Toneguzzo; O. Acher J. Eur. Ceram. Soc., 27 (2007), p. 1029

[37] M. Ledieu; O. Acher J. Magn. Magn. Mater., 258 (2003), p. 144

[38] O. Acher J. Magn. Magn. Mater., 320 (2008), p. 3276

[39] A. L Adenot-Engelvin; C. Dudek; F. Bertin; O. Acher J. Magn. Magn. Mater., 316 (2007), p. E831

[40] C. Dudek; A.-L. Adenot; F. Duverger; O. Acher Proc. SPIE, 5732 (2005), p. 470 | DOI

[41] A.L. Adenot-Engelvin, O. Reynet, O. Acher, Patent WO/2005/006828, 2005

[42] I. Gil; J.G. Garcia; J. Bonache; F. Martin; M. Sorolla; R. Marques Electron. Lett., 40 (2004), p. 1347

[43] O. Acher; J.-M. Lerat; N. Malléjac Opt. Express, 15 (2007), p. 1096

[44] O. Acher; A.-L. Adenot; F. Duverger Phys. Rev. B, 62 (2000), p. 13748

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