Le proprietà dei materiali possono comportarsi in modi divertenti. Modifica un aspetto per rendere un dispositivo più piccolo o con meno perdite, Per esempio, e qualcos'altro potrebbe cambiare in modo indesiderabile, in modo che gli ingegneri giochino a bilanciare una caratteristica contro un'altra. Ora un team di ingegneri elettrici della Penn State ha un modo per controllare contemporaneamente diverse proprietà ottiche delle guide d'onda dielettriche utilizzando un rivestimento a due strati, ogni strato con uno spessore e un peso quasi nulli.

"Immagina il rubinetto dell'acqua di casa tua, che è un dispositivo essenziale di tutti i giorni, " ha detto Douglas H. Werner, John L. e Genevieve H. McCain Professore di cattedra di ingegneria elettrica. "Senza tubi per portare l'acqua dalla sorgente al rubinetto, il dispositivo è inutile. È lo stesso con le "guide d'onda". Trasportano segnali elettromagnetici o ottici dalla sorgente al dispositivo:un'antenna o un altro microonde, dispositivo a onde millimetriche o terahertz. Le guide d'onda sono un componente essenziale in qualsiasi sistema elettromagnetico o ottico, ma sono spesso trascurati perché gran parte dell'attenzione è stata sui dispositivi stessi e non sulle guide d'onda".

Secondo Zhi Hao Jiang, ex borsista post-dottorato alla Penn State e ora professore alla Southeast University, Nanchino, Cina, i rivestimenti metasuperficiali consentono ai ricercatori di ridurre il diametro delle guide d'onda e di controllare le caratteristiche di guida d'onda con una flessibilità senza precedenti.

I ricercatori hanno sviluppato un materiale così sottile da essere quasi bidimensionale, con caratteristiche che manipolano e migliorano le proprietà della guida d'onda.

Hanno sviluppato e testato due rivestimenti conformi, uno per guidare il segnale e uno per occultare la guida d'onda. Hanno creato i rivestimenti ingegnerizzando con giudizio i motivi sulle superfici per consentire una nuova e trasformativa funzionalità della guida d'onda. I rivestimenti sono applicati su una struttura a forma di bastoncino, Guida d'onda in teflon con lo strato guida che tocca il teflon e lo strato di copertura all'esterno.

Questo rivestimento conforme quasi bidimensionale configurato come materiale di occultamento può risolvere il problema della diafonia e del blocco. Le guide d'onda dielettriche non vengono solitamente utilizzate singolarmente, ma in mazzi. Sfortunatamente, perdite di guide d'onda convenzionali, consentendo al segnale di una guida d'onda di interferire con quelli situati nelle vicinanze.

I ricercatori notano anche nel numero di oggi (25 agosto) di Comunicazioni sulla natura che "l'efficacia del rivestimento artificiale può essere ben mantenuta per le curve della guida d'onda abbinando adeguatamente le proprietà di dispersione delle celle unitarie della metasuperficie". Sebbene il rivestimento possa essere applicato su una curva nella guida d'onda, la guida d'onda non può essere piegata dopo l'applicazione del rivestimento.

Il miglioramento delle proprietà della guida d'onda per controllare attentamente la polarizzazione e altri attributi consente alle guide d'onda di essere più piccole, e l'alleviamento della diafonia consente a queste guide d'onda più piccole di essere raggruppate più strettamente. Guide d'onda più piccole raggruppate più strettamente potrebbero portare a una maggiore miniaturizzazione.

"In termini di applicazioni, questi includerebbero sistemi a onde millimetriche/terahertz/infrarossi per il rilevamento, comunicazioni, e immagini che devono manipolare la polarizzazione, spremere i segnali attraverso guide d'onda con una sezione trasversale più piccola, e/o richiedono una distribuzione densa di componenti interconnessi, ", ha detto Jiang.

A lavorare a questo progetto c'era anche Lei Kang, ricercatore associato in ingegneria elettrica, Penn State.