超构材料相关研究项目

超构材料指的是一类具有特殊性质的人造材料。囊括了很多的物理知识。对于学生来说是一个比较大的挑战。今天小编将要为大家推荐的科研项目需要涉及到超构材料。课题的题目就是加州理工学院探究项目:用于相位调制的金属-介质混合超构表面。

课题简介

超构材料(Metamaterial)指的是一类具有特殊性质的人造材料,这些材料是自然界没有的。超构材料是一个跨学科的课题,囊括电子工程,凝聚态物理,微波,光电子学、经典光学、材料科学、半导体科学以及纳米科技等等。超构材料拥有一些特别的性质,比如让光、电磁波改变它们的通常性质,而这样的效果是传统材料无法实现的。
超构材料的成分上没有什么特别之处,它们的奇特性质源于其精密的几何结构以及尺寸大小。其中的微结构,大小尺度小于它作用的波长,因此得以对波施加影响。超构材料的奇异性质使它具有广泛的应用前景,从高接收率天线,到雷达反射罩甚至是地震预警。
该项目中,我们将学习超构表面的工作原理,运用布洛赫原理将模型简化并计算一种用于相位调制的金属-介质混合超构表面,深入理解幅度和相位调制等电磁特性。

科研方法

计算机仿真模拟
计算机仿真模拟是一种运用计算机软件建立抽象模型、模拟真实条件并进行分析的技术。与传统的实验相比,计算机模拟技术通过数学建模,解放了普通实验对于器材的苛刻要求,具有可多次进行、反复试错的优点。同时,由于计算机模拟技术黑箱化了复杂的理论推导与数据计算,能够以直观的方式呈现研究的成果,对于初次涉猎科学研究的高中生而言,也更为简单易学、容易上手。
例如:在设计外太空的卫星轨道时,受制于客观条件,科研工作者无法在地球上重现外太空的环境,因此,只能借助计算机强大的运算能力,对外太空的情况和卫星的轨道进行模拟、反复实验,并基于模拟实验的结果,完成科学的轨道设计。

授课导师

加州理工学院博士
多次以第一作者身份在optics express等重要期刊上发表学术论文
研究方向:电子工程、光学

课题要求

本课题适合: 9-12 年级学生,有较强的逻辑思维和抽象思维能力
英文:

  • 具备基本的学术英语阅读能力;
  • 接触过英文写作,有论文写作经验者更佳;

数学:

  • 统计基础;
  • 微积分和线性代数基础;

计算机:

    • Python 基础 (基础数据结构、条件、循环、方法);
    • Numpy, Pandas, Seaborn, Scikit-Learn (了解这些工具的用途、如何利用技术文档即可,具体使用可以在课程中逐渐掌握)

关于加州理工学院探究项目:用于相位调制的金属-介质混合超构表面的介绍就到这里了,感兴趣的同学可以点击下方链接或者咨询翰林国际教育的导师进一步了解。

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