Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tính chất của vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ có cấu trúc đa lớp

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ điện từ, việc kiểm soát và hấp thụ sóng điện từ trở nên ngày càng quan trọng. Vật liệu biến hóa hấp thụ (Metamaterial Absorber – MA) đã nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn, cho phép hấp thụ hiệu quả sóng điện từ ở các dải tần số cụ thể. Tuy nhiên, các cấu trúc MA đơn lớp thường gặp phải hạn chế về băng thông hẹp, đỉnh hấp thụ đơn và sự nhạy cảm với góc tới hay phân cực. Nhằm khắc phục những hạn chế này, nghiên cứu về vật liệu biến hóa hấp thụ có cấu trúc đa lớp (Multilayer Metamaterial Absorber – MMA) đã được đề xuất. Luận án này tập trung làm rõ các tính chất vật lý, cơ chế hấp thụ và tương tác giữa các lớp trong MMA, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực công nghệ cao.

Các nhà nghiên cứu, kỹ sư, và sinh viên sau đại học trong các lĩnh vực vật lý, khoa học vật liệu, điện tử, và kỹ thuật điện từ, đặc biệt những người quan tâm đến vật liệu biến hóa, hấp thụ sóng điện từ và thiết kế cấu trúc vi mô.

Nghiên cứu này giải quyết những hạn chế của vật liệu biến hóa hấp thụ (MA) đơn lớp bằng cách tập trung vào vật liệu biến hóa hấp thụ có cấu trúc đa lớp (MMA), hướng tới việc phát triển các thiết bị có khả năng hấp thụ sóng điện từ đa dải, băng thông rộng và có thể điều chỉnh linh hoạt giữa truyền qua và hấp thụ. Mục tiêu chính là thiết kế các cấu trúc MMA tối ưu, làm rõ cơ chế tương tác giữa các lớp cấu thành và vai trò của các thành phần tổn hao vật liệu. Luận án đã triển khai phương pháp nghiên cứu toàn diện, kết hợp thiết kế và mô phỏng trên các phần mềm chuyên dụng như CST Microwave Studio, HFSS, Comsol để dự đoán các tính chất điện từ. Song song với đó, các cấu trúc MMA được chế tạo thành công bằng phương pháp quang khắc và các phương pháp khác, sau đó được đánh giá tính chất điện từ (hấp thụ, phản xạ, truyền qua) thực nghiệm bằng hệ thống phân tích mạng VNA (Vector Network Analyzer) trong các dải tần số GHz và THz. Kết quả nghiên cứu đã làm rõ sự tương tác giữa các lớp thông qua phân tích phổ hấp thụ và phân bố trường, đồng thời chứng minh tiềm năng ứng dụng của MMA trong các lĩnh vực quan trọng như thu năng lượng, che chắn sóng điện từ và cảm biến điện từ tích hợp. Luận án đã đóng góp vào việc đề xuất và chế tạo các cấu trúc MMA dựa trên nguyên lý cộng hưởng điện từ, mở ra khả năng cho các ứng dụng đa chức năng.