Nuovo metodo per controllare la dinamica delle onde elettromagnetiche in un metamateriale

FormulaUn team di ricercatori dell’Università di Kyoto ha scoperto un modo per controllare la dinamica delle onde elettromagnetiche all’interno di un metamateriale.

La ricerca è stata pubblicata in arxiv.org e porta a termine una serie di ricerche iniziate intorno al 1990.

Da anni gli scienziati sanno che le onde elettromagnetiche possono essere catturate ed intrappolate all’interno dei metamateriali: il problema è sempre stato quello di riuscire a riutilizzarle.

Prima di questa ricerca si potevano solo catturare onde elettromagnetiche concentrandole all’interno di una nube di atomi che avevano una proprietà unica: la capacità di assorbire o di lasciare passare le onde in base alle frequenze che avevano in entrata. Usando un laser, gli scienziati hanno scoperto che era possibile variare la frequenza delle onde, in modo da controllare il flusso in entrata e quello in uscita.

Restava irrisolto il solito problema: le onde in uscita non erano utilizzabili. Il gruppo di ricerca coordinato da Toshihiro Nakanishi ha provato ad utilizzare un metodo alternativo per intrappolare le onde: usando materiali che non esistono in natura, noti come metamateriali, è possibile catturare le onde elettromagnetiche e rilasciarle senza variarne lo stato.

Grazie ad un complesso intervento nella loro struttura molecolare interna, in particolare nella geometria su nano-scala, i metamateriali hanno proprietà elettromagnetiche uniche. In questa recente pubblicazione i ricercatori hanno descritto un processo che fa uso di un metamateriale creato ad hoc e a due differenti tipi di capacitori, uno che intrappola le onde elettromagnetiche, l’altro che le assorbe e le irradia.

Questo metamateriale è dotato di unità ripetenti, ciascuna delle quali ha due capacitori variabili; il primo sviluppato per radiare onde o assorbirle alla frequenza desiderata, il secondo per catturarle e trattenerle. Sintonizzando i capacitori ad una frequenza comune, le onde elettromagnetiche (in questo caso microonde) restano intrappolate. Diversamente, se non si sintonizzano i capacitori le onde riescono a sfuggire (ripercorrendo lo stesso percorso fatto in entrata).

Il risultato più significativo è che le onde mantengono sempre la distribuzione di fase che avevano prima di colpire il metamateriale. Ed è questa proprietà che le rende utilizzabili anche dopo, in svariate applicazioni. L’abilità di catturare e rilasciare onde elettromagnetiche senza disturbare le loro proprietà potrà permettere l’uso di nuovi dispositivi: da quelli che utilizzano la luce per immagazzinare dati, ai sensori che catturano le informazioni, molto utili nel campo dell’ottica quantistica e dell’informatica quantistica.

Autrice: Annalisa Arci / Fonte: gaianews.it