Le antenne catturano le onde radio, una forma di radiazione elettromagnetica, dall'aria e convertono l'energia in segnali elettrici che alimentano le moderne telecomunicazioni. Possono anche convertire i segnali elettrici in onde radio. Senza antenne, il mondo sarebbe un posto molto diverso da quello che è oggi. Ingegneri ottici e scienziati come Anthony J. Hoffman, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell'Università di Notre Dame, stanno lavorando per sfruttare questi dispositivi per controllare la luce invece delle onde radio.

Hoffman ha concentrato i suoi sforzi su materiali di nuova generazione, tecnologie e dispositivi per la luce infrarossa. Più spesso associato alla visione notturna, la luce infrarossa ha molti usi nel rilevamento e nel rilevamento ottico. Le antenne ottiche consentono agli ingegneri di controllare il modo in cui la luce interagisce con i materiali e possono localizzare la luce a dimensioni di lunghezza d'onda inferiori per l'uso con molti dei dispositivi su scala nanometrica di oggi.

La carta, intitolato "Antenne multimodali monocromatiche su materiali Epsilon-Near-Zero, " recentemente pubblicato in Materiali ottici avanzati , descrive una classe speciale di materiali ottici che possono alterare drasticamente le proprietà delle antenne ottiche. Questo "controllo" delle proprietà apre le porte a nuovi modi per progettare antenne ottiche.

Hoffman e i suoi coautori:Kaijun Feng, Junchi Lu e Owen Dominguez, tutti gli studenti laureati in ingegneria elettrica a Notre Dame, insieme a Daniel Wasserman, professore associato di ingegneria elettrica e informatica, e lo studente laureato Leland Nordin, entrambi dell'Università del Texas ad Austin, hanno lavorato in gran parte in due strutture del campus (il Notre Dame Nanofabrication Facility e il Notre Dame Integrated Imaging Facility) per progettare, fabbricare e dimostrare antenne ottiche utilizzando un materiale epsilon-near-zero (ENZ).

I materiali ENZ offrono fenomeni unici, compresa l'ingegneria del fronte d'onda, incanalazione della luce migliorata attraverso aperture a lunghezza d'onda inferiore, estensione dell'ordine di grandezza della lunghezza d'onda locale nelle strutture di guida d'onda, e l'assorbimento spettrale-selettivo e le emissioni termiche. La costruzione di antenne ottiche su un materiale ENZ ha permesso al team di progettare e dimostrare un multimodale, antenna quasi monocromatica, una nuova classe di antenne ottiche, che potrebbe essere utile nel rilevamento, immagini, optoelettronica a infrarossi e applicazioni di controllo delle emissioni termiche. Offre anche il potenziale di nuovi tipi di dispositivi ottici.

Hoffman, un membro affiliato del Center for Nano Science and Technology, e il suo team stanno attualmente lavorando per incorporare le loro antenne ottiche in dispositivi a semiconduttore al fine di migliorare l'interazione tra luce e materiali semiconduttori, creando così la prossima generazione di sorgenti a infrarossi.