Una corrente elettrica non solo riscalderà un metamateriale ibrido, ma lo attiverà anche per cambiare stato e svanire sullo sfondo come un camaleonte in quella che potrebbe essere la prova del concetto del primo dispositivo metamateriale controllabile, o metadispositivo, secondo un team di ingegneri.

"I precedenti lavori sui metamateriali si concentravano principalmente sull'occultamento di oggetti in modo che fossero invisibili nella frequenza radio o in altre frequenze specifiche, " ha detto Douglas H. Werner, John L. e Genevieve H. McCain Professore cattedra di ingegneria elettrica, Penn State. "Qui non stiamo cercando di far sparire qualcosa, ma per farlo fondere con lo sfondo come un camaleonte e stiamo lavorando in lunghezze d'onda ottiche, in particolare nell'infrarosso."

I metamateriali sono sintetici, materiali compositi che possiedono qualità non riscontrabili nei materiali naturali. Questi compositi traggono la loro funzionalità dalla loro struttura interna piuttosto che dalla loro composizione chimica. I metamateriali esistenti hanno proprietà elettromagnetiche o acustiche insolite. I metadispositivi prendono metamateriali e fanno qualcosa di interessante o di valore come fa qualsiasi dispositivo.

"La chiave di questo metamateriale e metadispositivo è il biossido di vanadio, un cristallo a cambiamento di fase con una transizione di fase innescata da temperature create da una corrente elettrica, " disse Lei Kang, ricercatore associato in ingegneria elettrica, Penn State.

Il metamateriale è composto da uno strato di base d'oro abbastanza spesso in modo che la luce non possa attraversarlo. Un sottile strato di biossido di alluminio separa l'oro dallo strato attivo di biossido di vanadio. Un altro strato di biossido di alluminio separa il vanadio da uno strato con motivi dorati che è collegato a una fonte elettrica esterna. La geometria dello schermo a maglie modellate controlla la gamma di lunghezze d'onda funzionali. La quantità di corrente che scorre attraverso il dispositivo controlla l'effetto di riscaldamento Joule, il riscaldamento dovuto alla resistenza.

"Il metadispositivo proposto integrato con nuovi materiali di transizione rappresenta un importante passo avanti fornendo un approccio universale alla creazione di sistemi nanofotonici autosufficienti e altamente versatili, " hanno detto i ricercatori nel numero di oggi (27 ottobre) di Comunicazioni sulla natura .

Come prova del concetto, i ricercatori hanno creato un dispositivo da 0,035 pollici per 0,02 pollici e hanno tagliato le lettere PSU nello strato di maglia d'oro in modo che il diossido di vanadio fosse visibile. I ricercatori hanno fotografato il dispositivo utilizzando una fotocamera a infrarossi a 2,67 micron. Senza che la corrente fluisca attraverso il dispositivo, l'alimentatore si distingue come altamente riflettente. Con una corrente di 2,03 ampere, l'alimentatore passa in secondo piano e diventa invisibile, mentre a 2,20 ampere, l'alimentatore è chiaramente visibile ma lo sfondo è diventato altamente riflettente.

La risposta del biossido di vanadio è sintonizzabile alterando la corrente che scorre attraverso il dispositivo. Secondo i ricercatori, il biossido di vanadio può cambiare stato molto rapidamente ed è la configurazione del dispositivo che limita la messa a punto.