Water wave metamaterials

CHEN Huan-Yang; HAN Lin-Kang; ZHU Shan; ZHANG Yu

doi:10.7693/wl20241103

PHYSICS > 2024 > 53(11): 751-760. > DOI: 10.7693/wl20241103 CSTR: 32040.14.wl20241103

CHEN Huan-Yang, HAN Lin-Kang, ZHU Shan, ZHANG Yu. Water wave metamaterials[J]. PHYSICS, 2024, 53(11): 751-760. DOI: 10.7693/wl20241103

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CHEN Huan-Yang, HAN Lin-Kang, ZHU Shan, ZHANG Yu. Water wave metamaterials[J]. PHYSICS, 2024, 53(11): 751-760. DOI: 10.7693/wl20241103

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CHEN Huan-Yang, HAN Lin-Kang, ZHU Shan, ZHANG Yu. Water wave metamaterials[J]. PHYSICS, 2024, 53(11): 751-760. DOI: 10.7693/wl20241103

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Water wave metamaterials

1 Key Laboratory of Underwater Acoustic Communication and Marine Information Technology of the Ministry of Education, Xiamen University, Xiamen 361005, China;
2 School of Physical Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361005, China;
3 Shenzhen Research Institute of Xiamen University, Shenzhen 518000, China

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Received Date: April 12, 2024
Published Date: November 14, 2024

Graphical Abstract

Abstract

Abstract

Water waves are a common kind of wave in our life, which can provide green energy but may also be accompanied by risks. How to control their propagation and reduce their hazards has become an important topic in water wave dynamics. However, traditional methods are simple and not very effective, and since they are not based on clear physical principles, their design is relatively difficult and haphazard. Hence it is particularly important to find more effective methods for their control. In the past decade, transformation optics has developed rapidly and has been used to design metamaterials, which have clear physical mechanisms and can strongly influence an optical field, so recently, there have been several studies on their application to water wave manipulation. This paper will mainly focus on the history of the development of water wave metamaterials based on transformation optics. In particular, we will describe the basic methods and devices to control water waves with metamaterials, which could pave a new way for water wave manipulation and engineering.
- water wave manipulation,
- transformation optics,
- metamaterials

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References (85)

References

[1]	Zhu S，Zhao X Y，Han L K et al. Nat. Rev. Phys.，2024，6：231
[2]	Farhat M，Enoch S，Guenneau S et al. Phys. Rev. Lett.，2008，101： 134501
[3]	Wang Z，Li C，Razafizana Z et al. Phys. Rev. E，2017，96：053107
[4]	Berraquero C P，Maurel A，Petitjeans P. Phys. Rev. E，2013，88： 051002
[5]	Wang Z，Zhang P，Nie X et al. Sci. Rep.，2015，5：16846
[6]	Yang Y，Wang H，Yu Z et al. Sci. Rep.，2016，6：20219
[7]	Iris M，Matthias K，Franziska R et al. Nat. Geosci.，2014，7：727
[8]	Brysson C. Nature (London)，1935，136：283
[9]	Pendry J B. Phys. Rev. Lett.，2000，85：3966
[10]	Smith D R，Pendry J B，Wiltshire M C K. Science，2004，305： 788
[11]	Shelby R A，Smith D R，Schultz S. Science，2001，292：77
[12]	Xi S，Chen H S，Jiang T et al. Phys. Rev. Lett.，2009，103： 194801
[13]	Pendry J B，Schurig D，Smith D R. Science，2006，312：1780
[14]	Leonhardt U. Science，2006，312：1777
[15]	Chen H Y，Chan C T，Sheng P et al. Nat. Mater.，2010，9：387
[16]	Schurig D，Mock J J，Justice B J et al. Science，314：977
[17]	Rahm M，Schurig D，Roberts D A et al. Photon. Nanostr.，2008， 6：87
[18]	Chen H Y，Chan C T. Appl. Phys. Lett.，2007，90：241105
[19]	Chen H Y，Hou B，Chen S Y et al. Phys. Rev. Lett.，2009，102： 183903
[20]	Lai Y，Chen H Y et al. Phys. Rev. Lett.，2009，102：093901
[21]	Lai Y，Ng J，Chen H Y et al. Phys. Rev. Lett.，2009，102：253902
[22]	Chen H Y，Yang J，Zi J et al. Eur. Phys. Lett.，2009，85：24004
[23]	Zhen Y. Phys. Rev. E，2003，67：036623
[24]	Han L K，Chen S M，Chen H Y et al. Phys. Rev. Lett.，2022，128： 204501
[25]	Bampi F，Morro A. Il Nuovo Cimento，1978，1：377
[26]	Bampi F，Morro A. Il Nuovo Cimento，1979，2：352
[27]	Provis D G，Radok R. Lecture Notes in Physics，Vol. 64. Springer，Berlin，Heidelberg，2005
[28]	Chen H Y，Chan C T. Phys. Rev. B，2008，78：054204
[29]	Huang Y，Feng Y，Jiang T. Opt. Express，2007，15：11133
[30]	Wood B，Pendry J B，Tsai D P. Phys. Rev. E，2006，74：115116
[31]	Choy T C. Effective Medium Theory：Principles and Applications. Oxford University Press，2015
[32]	Huang Y，Feng Y J，Jiang T. Opt. Express，2007，15：11133
[33]	Maurel A，Marigo J J，Cobelli P. Phys. Rev. B，2017，96：134310
[34]	Berraquero C P，Maurel A，Petitjeans P. Phys. Rev. E，2013，88： 051002
[35]	Chen H，Chan C T，Sheng P. Nat. Mater.，2010，9(5)：387
[36]	Leonhardt U，Philbin T G. New J. Phy.，2006，8：247
[37]	Milton G W，Briane M，Willis J R. New J. Phys.，2006，8(10)： 248
[38]	Chen H Y，Chan C T. Phys. Rev. B，2008，78：054204
[39]	Elandt R B，Shakeri M，Alam M R. Phys. Rev. E，2014，89： 023012
[40]	Wang Z Y，Zhang P，Nie X F. Eur. Phys. Lett.，2014，108：24003
[41]	Griffiths L S，Porter R. Appl. Ocean Res.，2012，34：150
[42]	Bobinski T，Eddi A，Petitjeans P et al. Appl. Phys. Lett.，2015， 107：014101
[43]	Bennetts L G，Peter M A，Craster R V. J. Fluid Mech.，2018，648： 854
[44]	Archer A J，Wolgamot H A，Orszaghova J. Phys. Rev. Fluids， 2020，5：062801
[45]	Hu X H，Chan C T. Phys. Rev. Lett.，2005，95：154501
[46]	Elandt R B，Shakeri M，Alam M R. Phys. Rev. E，2014，89： 023012
[47]	Wang Z Y，Zhang P，Nie X F. Eur. Phys. Lett.，2014，108：24003
[48]	Sadeghi M M，Li S C，Xu L. Sci. Rep.，2015，5：8680
[49]	Li C Y，Xu L，Zhu L L et al. Phys，Rev. Lett.，2018，121：104501
[50]	Porter R，Newman J N. J. Fluid Mech.，2014，750：124
[51]	Zareei A，Alam M R. J. Fluid Mech.，2015，778：273
[52]	Dupont G，Guennean S，Kimmoun O et al. 2016，796：R1
[53]	Dupont G，Kimmoun O，Molin B. Phys. Rev. E，2015，91： 023010
[54]	Alam M R. Phys. Rev. Lett.，2012，108：084502
[55]	Hua Y F，Qian C，Chen H S. Mater. Today Phys.，2022，27： 10054
[56]	Xu Y D，Fu Y Y，Chen H Y. Nat. Rev. Mater.，2016，1：16067
[57]	Wang Z，Zhang P，Nie X et al. Sci. Rep.，2015，5：16846
[58]	Zou S Y，Xu Y D，Zatiani R F et al. Phys. Rev. Lett.，2019，123： 074501
[59]	Yu N，Gebevet P，Kats M A et al. Science，2011，334：333
[60]	Sun S，He Q，Xiao S et al. Nat. Mater.，2012，11：426
[61]	Sun S，Yang K Y，Wang C M et al. Nano Lett.，2012，12：6223
[62]	Pfeifferp C，Grbic A. Phys. Rev. Lett.，2013，110：197401
[63]	Farmahini F M，Mosallaei H. Opt. Lett.，2013，38：462
[64]	Aieta F，Genevet P，Kats M A et al. Nano Lett.，2012，12：4932
[65]	Pors A，Nielsen M G，Eriksen R L et al. Nano Lett.，2013，13： 829
[66]	Huang L，Chen X，Mühlenbernd H et al. Nat. Commun.，2013， 4：2808
[67]	Ni X，Kildishev A V，Shalaev V M. Nat. Commun.，2013，4：2807
[68]	Xu Y D，Fu Y Y，Chen H Y. Sci. Rep.，2015，5：12219
[69]	Xu Y D，Fu Y Y，Chen H Y. Nat. Rev. Mater.，2016，1：16067
[70]	Xie Y，Wang W，Chen H et al. Nat. Commun.，2014，5：5553
[71]	Ra’di Y，Sounas D L，Alu A. Phys. Rev. Lett.，2017，119：067404
[72]	Li Y，Shen C，Xie Y et al. Phys. Rev. Lett.，2017，119：035501
[73]	Wang X，Fang X，Mao D et al. Phys. Rev. Lett.，2019，123： 214302
[74]	Fu Y，Shen C，Cao Y et al. Nat. Commun.，2019，10：2326
[75]	Qian E，Fu Y Y，Xu Y D et al. Euro. Phys. Lett.，2016，114： 34003
[76]	Deng Z L，Zhang S，Wang G P. Nanoscale，2016，8：1588
[77]	Ra’di Y，Alù A. ACS Photonics，2018，5：1779
[78]	Paniagua-Domínguez R，Yu Y F，Khaidarov E et al. Nano Lett.， 2018，18：2124
[79]	Pendry J B，Moreno M L，Garcia-vidal F J. Science，2004，305： 847
[80]	Han L，Duan Q L，Duan J L et al. Front. Phys.，2024，19：32206
[81]	Epsteine A，Eledtheriades G V. Phys. Rev. Lett.，2016，117： 256103
[82]	Asadchy V S，Albooyeh M，Tcvetkovs S N et al. Phys. Rev. B， 2016，94：075142
[83]	Ra’di Y，Sounas D L，Alu A. Phys. Rev. Lett.，2017，119：067404
[84]	Chen S M，Zhou Y Y，Wang Z Y. Eur. Phys. Lett.，2022，123： 24003
[85]	Zhang C，Chan C T，Hu X H. Sci. Rep.，2014，4：6979

[1]	SUN Chang-Pu, QUAN Hai-Tao. Maxwell's demon and the physical limits on information processing[J]. PHYSICS, 2013, 42(11): 756-768. DOI: 10.7693/wl20131101
[2]	LI Zhu, SUN Bao-Hua, MENG Jie. Nuclear physics of the astrophysical rapid neutron-capture process[J]. PHYSICS, 2013, 42(07): 505-514. DOI: 10.7693/wl20130705
[3]	Ultra-narrow linewidth 243nm diode laser for precision hydrogen spectroscopy[J]. PHYSICS, 2011, 40(06): 391-395.
[4]	Precise mass measurement of nuclides[J]. PHYSICS, 2010, 39(10): 659-665.
[5]	Digital signal processing and processors[J]. PHYSICS, 2006, 35(08): 637-644.
[6]	Geometric quantum information processing with superconducting qubits inside a cavity[J]. PHYSICS, 2005, 34(11): 793-796.
[7]	Current status and prospects of speech signal processing[J]. PHYSICS, 2005, 34(04): 300-306.
[8]	Image information processing[J]. PHYSICS, 2005, 34(03): 205-213.
[9]	Nuclear science in the 20th century——radiation chemistry and radiation processing[J]. PHYSICS, 2003, 32(07).

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Cited by

Periodical cited type(7)

1.	解宏鑫，李玉锋，于永亮，陈栋梁，敬罕涛，李柏，陈春英. 基于大科学装置的纳米生物效应研究进展. 分析测试学报. 2024(10): 1483-1495 .
2.	王雨芹. X射线自由电子激光装置. 科学技术创新. 2022(30): 30-34 .
3.	陈意，胡兆初，贾丽辉，李金华，李秋立，李晓光，李展平，龙涛，唐旭，王建，夏小平，杨蔚，原江燕，张迪，李献华. 微束分析测试技术十年(2011～2020)进展与展望. 矿物岩石地球化学通报. 2021(01): 1-35+253 .
4.	袁敏，曹妍，王媛媛. 光场非等距双向传播的实时信号处理系统. 激光杂志. 2021(04): 192-196 .
5.	阳建中，陈慧蓉，李贤阳，樊洪斌，何穆. 融合光散射信息的三维激光成像系统设计. 激光杂志. 2021(10): 104-108 .
6.	陈美玲，张云，朱铝芬，石瑶. 基于正交基压缩感知的激光雷达遥感图像重构研究. 激光杂志. 2020(05): 105-108 .
7.	袁清习，邓彪，关勇，张凯，刘宜晋. 同步辐射纳米成像技术的发展与应用. 物理. 2019(04): 205-218 . 本站查看

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