開口諧振環

開口諧振環,（split-ring resonator）是磁性超材料的一種。Pendry指出一對同心的亞波長大小的開口諧振環，互相反向放置,可以有效地提高磁導率¹。事實上開口諧振環這一術語早在Pendry之前就被創建了。上個世紀80年代早期，Hardy用一種類似的結構和同樣的術語描述了帶有一條線狀缺口的空心圓柱體在大約1GHz的頻率上表現出來的磁諧振²。Pendry和他的夥伴們把這種結構改造成現在這種形式，這種設計在當今的超材料研究中被用作許多超磁單元的原型。

原理

一個金屬圓環在與其垂直的變化磁場中，會產生感應電磁場，但卻並非諧振的系統。為了產生諧振加強磁響應，我們需要引入電容。因為電感和電容一起才能形成諧振電路（金屬圓環可視為電感）。為此我們在每個金屬環上加入一個缺口，這樣，如圖所示，就形成了電容，電荷會在兩端積聚。這樣這個開口諧振環就類比於一個帶有兩個電容的諧振電路。之所以使用兩個開口諧振環是因為單個開口諧振環積聚的電荷會產生電偶極矩消弱我們所想要的電磁極矩，兩個開口反向放置的開口諧振環所產生的電偶極矩會互相抵消，因此，在超材料設計中我們經常使用雙開口諧振環結構。

參考資料

Pendry JB, Holden AJ, Robbins DJ, Stewart WJ (1999) Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena. IEEE Trans Microw Theory Tech 47:2075–2084
Hardy WN, Whitehead LA (1981) Split-ring resonator for use in magnetic-resonance from 200–2000 MHz. Rev Sci Instrum 52:213–216