miniatura|300x300px|Un exemple de ressonador d'anell dividit que consisteix en un quadrat interior amb una divisió en un costat incrustat en un quadrat exterior amb una divisió a l'altre costat. Els ressonadors d'anell dividit es troben a les superfícies frontal i dreta de la malla quadrada, i els cables verticals individuals es troben a les superfícies posterior i esquerra. Un ressonador d'anell dividit (SRR) és una estructura produïda artificialment comuna als metamaterials. El seu propòsit és produir la susceptibilitat magnètica desitjada (resposta magnètica) en diversos tipus de metamaterials de fins a 200 terahertz. miniatura|315x315px|Camp elèctric (a dalt) i camp magnètic (a baix) d'un SRR elèctric sota excitació elèctrica ressonant. La resposta magnètica sorgeix a partir de la simetria dels bucles de corrent.
Rerefons miniatura|Un ressonador d'anell dividit. Fixeu-vos que el corrent, denotat per la lletra "i", és en sentit horari. Els ressonadors d'anells dividits (SRR) consisteixen en un parell d'anells metàl·lics concèntrics, gravats sobre un substrat dielèctric, amb ranures gravades en costats oposats. Els SRR poden produir l'efecte de ser elèctricament més petits quan responen a un camp electromagnètic oscil·lant. Aquests ressonadors s'han utilitzat per a la síntesi de medis esquerrà i d'índex de refracció negatiu, on el valor necessari de la permeabilitat efectiva negativa es deu a la presència dels SRR. Quan una matriu de SRR elèctricament petits s'excita mitjançant un camp magnètic variable en el temps, l'estructura es comporta com un medi efectiu amb permeabilitat efectiva negativa en una banda estreta per sobre de la ressonància SRR. Els SRR també s'han acoblat a línies de transmissió planars per a la síntesi de línies de transmissió de metamaterials. Aquests medis creen el fort acoblament magnètic necessari a un camp electromagnètic aplicat que d'altra manera no estaria disponible en materials convencionals. Per exemple, un efecte com la permeabilitat negativa es produeix amb una matriu periòdica de ressonadors d'anells dividits.
Un SRR unicel·lular té un parell de bucles tancats amb divisions en extrems oposats. Els bucles estan fets de metall no magnètic com el coure i tenen un petit espai entre ells. Els bucles poden ser concèntrics o quadrats, i tenir espais segons calgui. Un flux magnètic que penetra als anells metàl·lics induirà corrents rotatius als anells, que produeixen el seu propi flux per augmentar o oposar-se al camp incident (segons les propietats ressonants del SRR). Aquest patró de camp és dipolar. Els petits espais entre els anells produeixen valors de capacitança elevats, cosa que redueix la freqüència de ressonància. Per tant, les dimensions de l'estructura són petites en comparació amb la longitud d'ona ressonant. Això resulta en pèrdues radiatives baixes i factors de qualitat molt alts.
El ressonador d'anell dividit és un disseny de microestructura que apareix a l'article de Pendry et al. del 1999 titulat "Magnetisme dels conductors i fenòmens no lineals millorats". Proposava que el disseny del ressonador d'anell dividit, construït amb material no magnètic, podria millorar l'activitat magnètica que no es veu en els materials naturals. En el disseny de microestructura simple, es demostra que en una matriu de cilindres conductors, amb un extern aplicat... camp paral·lel als cilindres, la permeabilitat efectiva es pot escriure de la següent manera. (Aquest model és molt limitat i la permeabilitat efectiva no pot ser inferior a zero ni superior a un.)
On és la resistència de la superfície del cilindre per unitat de superfície, a és la separació entre els cilindres, és la freqüència angular, és la permeabilitat de l'espai lliure i r és el radi. A més, quan s'introdueixen buits a un disseny de doble cilindre similar a la imatge superior, veiem que els buits produeixen una capacitança. Aquest disseny de microestructura de condensador i inductor introdueix una ressonància que amplifica l'efecte magnètic. La nova forma de la permeabilitat efectiva s'assembla a una resposta familiar coneguda en materials plasmònics.
On d és l'espai entre les làmines conductores concèntriques. El disseny final substitueix els cilindres concèntrics dobles per un parell de làmines planes concèntriques en forma de C, col·locades a cada costat d'una cel·la unitària. Les cel·les unitàries s'apilen una sobre l'altra per una longitud, l. El resultat final de la permeabilitat efectiva es pot veure a continuació.
on c és el gruix de la làmina en forma de C i és la resistència de la unitat de longitud de les làmines mesurada al voltant de la circumferència.
Característiques El ressonador d'anell dividit i el metamaterial en si són materials compostos. Cada SRR té una resposta individual adaptada al camp electromagnètic. Tanmateix, la construcció periòdica de moltes cel·les SRR és tal que l'ona electromagnètica interactua com si fossin materials homogenis. Això és similar a com la llum interactua realment amb els materials quotidians; els materials com el vidre o les lents estan fets d'àtoms, es produeix un efecte de mitjana o macroscòpic.
L'SRR està dissenyat per imitar la resposta magnètica dels àtoms , només que a una escala molt més gran. A més, com a part de l'estructura composta periòdica, l'SRR està dissenyat per tenir un acoblament magnètic més fort que el que es troba a la natura. L'escala més gran permet un control reforçat sobre la resposta magnètica, mentre que cada unitat és més petita que l'ona electromagnètica radiada.
Els SRR són molt més actius que els materials ferromagnètics que es troben a la natura. La resposta magnètica pronunciada en aquests materials lleugers demostra un avantatge respecte als materials naturals més pesants. Cada unitat es pot dissenyar per tenir la seva pròpia resposta magnètica. La resposta es pot millorar o disminuir segons es desitgi. A més, l'efecte general redueix els requisits d'energia.
Configuració SRR Hi ha una varietat de ressonadors d'anells dividits i estructures periòdiques: anells dividits de vareta, anells dividits imbricats, anells dividits individuals, anells dividits deformats, anells dividits en espiral i estructures en S esteses. Les variacions dels ressonadors d'anells dividits han aconseguit resultats diferents, incloent-hi estructures més petites i de freqüència més alta. La recerca que implica alguns d'aquests tipus es discuteix al llarg de l'article.
Fins ara (desembre de 2009) no s'ha aconseguit la capacitat d'obtenir els resultats desitjats en l'espectre visible. Tanmateix, el 2005 es va observar que, físicament, un ressonador circular d'anell dividit imbricat ha de tenir un radi interior de 30 a 40 nanòmetres per tenir èxit en el rang mitjà de l'espectre visible. Les tècniques de microfabricació i nanofabricació poden utilitzar escriptura directa amb feix làser o litografia amb feix d'electrons, depenent de la resolució desitjada.
Diverses configuracions miniatura|300x300px|Una matriu de ressonadors d'anells dividits està configurada com un material que produeix un índex de refracció negatiu. Es va construir amb ressonadors d'anells dividits de coure i cables muntats sobre làmines entrellaçades de placa de circuit de fibra de vidre. La matriu total consta de 3 per 20 × 20 cel·les unitàries amb dimensions totals de 10 × 100 × 100 mm. Els ressonadors d'anells dividits (SRR) són un dels elements més comuns utilitzats per fabricar metamaterials. Els ressonadors d'anells dividits són materials no magnètics, que inicialment es fabricaven a partir de material de placa de circuit per crear metamaterials.
Si mirem la imatge directament a la dreta, es pot veure que al principi un sol SRR sembla un objecte amb dos perímetres quadrats, i a cada perímetre se li ha eliminat una petita secció. Això dona lloc a formes quadrades en forma de "C" en material de placa de circuit imprès de fibra de vidre. En aquest tipus de configuració, en realitat són dues bandes concèntriques de material conductor no magnètic. Hi ha un espai a cada banda situat a 180° l'un respecte a l'altre. L'espai a cada banda li dona la forma distintiva de "C", en lloc d'una forma totalment circular o quadrada. A continuació, es fabriquen múltiples cel·les d'aquesta configuració de doble banda sobre el material de la placa de circuit mitjançant una tècnica de gravat i es folren amb matrius de tires de filferro de coure. Després del processament, les plaques es tallen i s'assemblen en una unitat entrellaçada. Es construeix en una matriu periòdica amb un gran nombre de SRR.
Actualment hi ha diverses configuracions que utilitzen la nomenclatura SRR.
Manifestacions Es va utilitzar una matriu periòdica de SRR per a la primera demostració d'un índex de refracció negatiu. Per a aquesta demostració, es van fabricar SRR de forma quadrada, amb les configuracions de filferro folrat, en una estructura cel·lular periòdica i en matriu. Aquesta és la substància del metamaterial. A continuació, es va tallar un prisma de metamaterial d'aquest material. L'experiment del prisma va demostrar un índex de refracció negatiu per primera vegada l'any 2000; l'article sobre la demostració es va presentar a la revista Science el 8 de gener de 2001, va ser acceptat el 22 de febrer de 2001 i publicat el 6 d'abril de 2001.
Just abans d'aquest experiment amb prisma, Pendry et al. van poder demostrar que una matriu tridimensional de cables prims que s'intersequen es podia utilitzar per crear valors negatius de ε. En una demostració posterior, una matriu periòdica de ressonadors d'anells dividits de coure podia produir un μ negatiu efectiu. L'any 2000, Smith et al. van ser els primers a combinar amb èxit les dues matrius i produir un material anomenat esquerrà, que té valors negatius de ε i μ per a una banda de freqüències en el rang de GHz.
Els SRR es van utilitzar per primera vegada per fabricar metamaterials esquerrà per al rang de microones, i diversos anys més tard per al rang de terahertzs. El 2007, molts grups havien aconseguit la demostració experimental d'aquesta estructura a freqüències de microones. A més, els SRR s'han utilitzat per a la investigació en metamaterials acústics. Els SRR i els cables del primer metamaterial esquerrà es van fusionar en capes alternes. Aquest concepte i metodologia es van aplicar a materials (dielèctrics) amb ressonàncies òptiques que produïen una permitivitat efectiva negativa per a certs intervals de freqüència, donant lloc a "freqüències de banda prohibida fotònica". Una altra anàlisi va mostrar que els materials esquerrà es fabricaven a partir de constituents no homogenis, cosa que resultava en un material macroscòpicament homogeni. Els SRR s'havien utilitzat per enfocar un senyal des d'una font puntual, augmentant la distància de transmissió de les ones de camp proper. A més, una altra anàlisi va mostrar SRR amb un índex de refracció negatiu capaç de resposta magnètica d'alta freqüència, cosa que va crear un dispositiu magnètic artificial compost de materials no magnètics (placa de circuit dielèctric).
El fenomen de ressonància que es produeix en aquest sistema és essencial per aconseguir els efectes desitjats.
Els SRR també presenten una resposta elèctrica ressonant a més de la seva resposta magnètica ressonant. La resposta, quan es combina amb una matriu de cables idèntics, es calcula com a mitjana sobre tota l'estructura composta, cosa que resulta en valors efectius, inclòs l'índex de refracció. La lògica original darrere dels SRR específicament, i dels metamaterials en general, era crear una estructura que imiti una estructura atòmica en matriu només que a una escala molt més gran.
Diversos tipus de SRR En la recerca basada en metamaterials, i específicament en índex de refracció negatiu, hi ha diferents tipus de ressonadors d'anells dividits. Dels exemples esmentats a continuació, la majoria tenen un buit a cada anell. En altres paraules, amb una estructura d'anell doble, cada anell té un buit.