Un team di ingegneri del Caltech ha scoperto come utilizzare le tecnologie di produzione di chip per computer per creare il tipo di materiali riflettenti che rendono i giubbotti di sicurezza, scarpe da corsa, e i segnali stradali appaiono lucidi al buio.

Quei materiali devono la loro lucentezza alla retroriflessione, una proprietà che consente loro di far rimbalzare la luce direttamente alla sua fonte da un'ampia varietà di angolazioni. In contrasto, uno specchio piatto di base non rimbalzerà la luce alla sua fonte se quella luce proviene da qualsiasi angolazione diversa da quella dritta.

La capacità dei retroriflettori di restituire la luce da dove proviene li rende utili per evidenziare gli oggetti che devono essere visti in condizioni di oscurità. Per esempio, se la luce dei fari di un'auto illumina il giubbotto di sicurezza di un operaio edile lungo la strada, le strisce retroriflettenti del giubbotto rimbalzeranno quella luce direttamente sull'auto e negli occhi del guidatore, facendo sembrare che il giubbotto risplenda.

I catarifrangenti sono stati utilizzati anche nelle apparecchiature dei topografi, comunicazioni con i satelliti, e anche negli esperimenti per misurare la distanza della luna dalla Terra.

Tipicamente, i retroriflettori sono costituiti da minuscole sfere di vetro incastonate nella superficie di vernice riflettente o in piccoli specchi a forma di angolo interno di un cubo.

La nuova tecnologia, sviluppata da un team guidato da Andrei Faraon di Caltech, assistente professore di fisica applicata e scienza dei materiali nella Divisione di ingegneria e scienze applicate:utilizza superfici coperte da un metamateriale costituito da milioni di pilastri di silicio, ciascuno alto solo poche centinaia di nanometri. Regolando la dimensione dei pilastri e la distanza tra di loro, Faraon può manipolare il modo in cui la superficie riflette, rifrange, o trasmette luce. Ha già dimostrato che questi materiali possono essere modificati per creare lenti piatte per focalizzare la luce o per creare superfici simili a prismi che diffondono la luce nel suo spettro. Ora, ha scoperto che può costruire un retroriflettore impilando due strati di metamateriali uno sopra l'altro.

In questo tipo di catarifrangente, la luce passa prima attraverso uno strato di metamateriale trasparente (metasuperficie) e viene focalizzata dai suoi minuscoli pilastri su un singolo punto su uno strato di metamateriale riflettente. Lo strato riflettente quindi fa rimbalzare la luce sullo strato trasparente, che ritrasmette la luce alla sua sorgente.

"Posizionando più metasuperfici una sopra l'altra, è possibile controllare il flusso di luce in un modo che prima non era possibile, " Dice Faraon. "La funzionalità di un retroriflettore non può essere ottenuta utilizzando una singola metasuperficie".

Poiché i metamateriali di Faraon sono creati utilizzando tecnologie di produzione di chip per computer, sarebbe possibile integrarli facilmente nei chip utilizzati nei dispositivi optoelettronici:l'elettronica che utilizza e controlla la luce, lui dice.

"Questo potrebbe avere applicazioni nella comunicazione con sensori remoti, droni, satelliti, eccetera., " Aggiunge.

La ricerca di Faraon appare in un articolo del 19 giugno, 2017, edizione di Fotonica della natura ; il documento è intitolato "Retroriflettore metasuperficiale planare". Altri coautori sono Amir Arbabi, assistente professore di ingegneria informatica ed elettrica presso l'Università del Massachusetts Amherst; e gli studenti laureati in ingegneria elettrica Caltech Ehsan Arbabi, Yu Horie, e Seyedeh Mahsa Kamali.