Periodische Strukturen helixförmiger Streukörper

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Die elektromagnetische Antwort eines künstlich hergestellten kompositen Materials hängt wesentlich von der Geometrie der Einschlüsse und deren Frequenzverhalten ab. Will man dünne funktionelle Schichten aufbauen, so muss eine einfallende elektromagnetische Welle möglichst gut mit der Schicht wechselwirken. Für einen ausgeprägten Effekt bedient man sich typischerweise kleiner resonanter Einschlüsse. Aufgrund der starken gegenseitigen Kopplungen geben analytische Ausdrücke für die effektiven Eigenschaften das Streuverhalten solch einer Schicht nur unzureichend wieder. Daher erfolgt der systematische Entwurf zweckmäßigerweise mit Hilfe numerischer Methoden unter Ausnutzung periodischer Randbedingungen. Aufgrund der Komplexität lassen sich jedoch nur einfache Anordnungen berechnen, was Toleranzanalysen erschwert. In diesem Vorhaben sollen komposite Materialien, gebildet aus kleinen metallischen Helices, hinsichtlich der in dem Material vorherrschenden Ordnung untersucht werden. Die Modellierung eines einzelnen Einschlusses erfolgt auf Basis einer schnell konvergierenden Reihe von Kugelwellen, sodass die Anzahl der zur Beschreibung nötigen Unbekannten reduziert und die Zahl der berechenbaren Einschlüsse pro Einheitszelle erhöht werden kann. Ziel ist es herauszufinden, welchen Einfluss die Regelmäßigkeit der Anordnung auf die gegenseitigen Interaktionen und damit auf die Antwort des Materials hat.