Kurset giver en grundlæggende introduktion til optik og fotonik, og der sigtes mod at gøre de studerende fortrolige med begrebet lys som elektromagnetiske bølger, samt dets interaktion med materialer i et bredt frekvensområde.
Derfor startes der med en introduktion til materialernes egenskaber baseret på interaktion mellem lys og materiale. Derefter introducerer vi konceptet smarte kunstige materialer (metamaterialer) og undersøger deres egenskaber og anvendelser. Vi fokuserer på state-of-the-art metamaterialer samt den nuværende retning af deres udvikling (denne sætning er jeg meget i tvivl om). Eksempler på metalmaterialer og deres kommercialiseringspotentiale vil blive beskrevet. Kurset præsenterer også muligheder og udfordringer med at fabrikere smarte nanomaterialer til det optiske spektrum. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Beskrive hvorfor et materiale kan blive klassificeret som metal, havleder eller dielektrisk fra et klassik- og et kvanteperspektiv
• Beskrive den fysiske fortolkning af Maxwells ligninger
• Udlede bølgeligning fra Maxwells ligninger, finde og forklare løsninger i forskellige materialer
• Forklare konceptet permittivitet og permeabilitet i et standardmateriale, og beskrive deres indflydelse på bølgeudbredelse i dette materiale
• Beskrive og bruge randbetingelser til at finde bølgens egenskaber ved grænsefladen mellem to materialer
• Beregne de effektive parametre af simple metamaterialer
• Beskrive fabrikationsmuligheder for smarte nanomaterialer samt forudsige deres egenskaber
• Diskutere fabrikationsbegrænsninger og deres indflydelse på struktureret materialers egenskaber

Vi præsenterer følgende begreber og fænomener:
- Matematik for vektoroperatorer (kryds- og skalarprodukt), operationer mellem
vektorer og skalær, nabla (∇) operator og betydningen af gradient, rotation og
divergens
- Maxwells ligninger og bølgeligninger
- Elektromagnetiske egenskaber af materialer og deres relation til optiske egenskaber
- Fri-elektron gas model og dens forbedring til modellering af rigtige metaller
- Elektriske og magnetiske felters randbetingelser
- Effektiv medium tilnærmelse og dets begrænsninger
- Bølgeudbredelse i forskellige bulk og strukturerede materialer
- Indvirkning af fabrikationsteknikker og dets indflydelse på smarte nanomaterialers
egenskaber 26. april, 2021