前言

　　自然及人工复合材料的分子与单元结构对电磁场的响应有重要的影响，其宏观电磁场属性及其与带电粒子在空间和材料中的相互作用遵循经典的麦克斯韦方程和本构方程总结的基本规律。超材料超材料（metamaterials）是近十多年发展起来的一种基于亚波长结构设计、具备某些超出常规物理特性的人工复合材料。超材料的提出突破了传统材料的设计思想，预示着人们可以直接通过材料物理尺度上有序单元的结构设计结构设计来获得等效的表观性能，从而研制出期望的新材料、预测新现象、发现新原理和新应用。基于手性单元结构设计的人工手征电磁材料是新型人工电磁材料中具有特殊性质的一类，相比普通材料,手征介质材料具有能够引起电场与磁场的交叉耦合,调节手征结构（手征参量），还可改变电磁波在手征介质材料中的传播特性。因此，手征介质材料提供了更多调控电磁波传播的参量，在通信、雷达和电子对抗等领域有广泛的应用。本书是由南京理工大学超宽带雷达研究实验室与白俄罗斯戈梅利国立大学电波传播物理研究实验室双方团队相关教授合作撰写的。中白两国作者分别从事电磁超材料、介质光学及超材料电磁传播电磁传播理论研究多年，2018年起在国家自然科学基金和国际合作基金资助下开展有关超材料理论与设计的合作研究，重点开展了基于螺旋结构等手性超材料的设计与实现等方面的研究工作。本书呈现的是双方团队近年来在手性超材料各自及合作研究的部分成果。

　　第1章介绍了超材料及手征材料的基本概念，回顾了发展历程及典型应用，介绍了该研究领域具有代表性的人物及主要学术研究动态。

　　第2章介绍了自然手性材料的分子结构、特征及典型实例、手性材料的本构方程及手性的表征和参数计算、自然与人工螺旋结构手性超材料及其电磁隐身和吸波涂层方面的典型应用，以及超材料的常规制备技术与典型的工艺。 

　　第3章介绍了螺旋结构手性超材料的电磁波极化机理、设计及参数优化方法，基于螺旋结构手性材料电磁绕射隐身设计方法，不同入射角电磁波与螺旋结构阵列相互作用及其电磁传播机理，以及Ω形结构人工复合材料的微波电动力学。

　　第4章研究了太赫兹波段基于螺旋结构的手性超材料和手性补偿超材料的设计与实验验证方法，分析了手性材料的极化面旋转及其圆二色性，研究了单层和双层螺旋结构手性超材料的边值求解问题、阻抗特性和非对称电磁传播问题。

　　第5章基于电动力学相似性原理，研究了脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA）和蛋白质等螺旋形生物分子结构、DNA双螺旋任意片段电磁波辐射模型、DNA螺旋结构最佳仰角、与电磁场的相互作用和极化选择性等问题，给出了类DNA的双螺旋体和单螺旋体对微波吸收、反射和传播的实验结果。

　　第6章从单层平面手性结构材料的设计、手征特性分析和实验制备方法，逐步拓展到双层乃至多层堆叠结构手性材料的设计、手性材料圆二色性和圆转化二向色性等特征分析与制备技术，并在此基础上介绍平面手征材料的几个典型应用与实验验证。

　　第7章介绍了基于双层和多层平面结构互连形式（如金属过孔）的立体手性材料结构设计方法与制备方法；分析了不同结构手征材料的圆二色性和圆转化二向色性； 给出了多层互连结构手性材料的典型应用和实验验证结果。

　　本书前言和第1章绪论由宋耀良教授和西姆琴科(Igor Semchenko)教授、哈霍莫夫(Sergei Khakhomov)教授共同撰写； 第2~5章由西姆琴科教授和哈霍莫夫教授撰写，王雷副研究员翻译，宋耀良教授对相关内容进行了调整和补充； 第6~7章由宋耀良教授撰写； 各章由宋耀良教授和王雷副研究员统稿。

　　本书的研究是在国家自然科学基金项目（61571229）和自然科学国际合作基金BRFFR（61811530060）的资助下完成的，其出版列入“变革性光科学与技术丛书”，得到了国家出版基金的资助。在此感谢南京理工大学超宽带雷达研究实验室和白俄罗斯戈梅利国立大学电波传播物理研究实验室同事们在实验样品制作和测试、讨论和解释实验结果时提供的帮助； 特别感谢穆童博士研究生和沈凌宇硕士研究生在最后两章材料准备和撰写、李逸桐和毛锦峰硕士研究生在稿件编辑过程中所做的大量工作； 感谢萨莫法洛夫(А.Л.Самофалов)、巴尔马科夫(А.П.Балмаков)、阿莎德齐(В.С.Асадчий)，法雅耶夫(И.А.Фаняев)等学生在撰写过程中做出的贡献。

　　本书配有实验视频和动画等资源，请扫二维码观看。