L'uso del plasma per controllare le microonde per irradiare energia diretta verso un punto specifico viene esplorato per la loro durata nei campi elettrici ad alta energia e la loro struttura riconfigurabile. Fasci a microonde ad alta potenza, simile ai laser, può trasmettere energia ad alta velocità su lunghe distanze, insensibile al vento, gravità, o altre forze. Gli ingegneri aerospaziali dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno simulato un metamateriale formato da strutture al plasma per dimostrare il suo potenziale per sintonizzare le frequenze delle microonde.

"Nella simulazione, ci siamo concentrati sui cristalli fotonici del plasma atmosferico, una struttura formata da colonne di plasma, da circa 0,1 a 0,8 millimetri di diametro, disposti in colonne e file:immaginatela come una minuscola foresta di plasma ordinatamente ordinata. In definitiva, stiamo cercando di trovare quali manopole girare:densità del plasma, spaziatura delle colonne, raggio della colonna:per controllare al meglio la frequenza delle microonde che passa attraverso la struttura, "ha detto Matt Paliwoda, uno studente di dottorato che lavora con il Professore Associato Joshua Rovey nel Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale presso l'U of I.

La simulazione di Paliwoda si è concentrata sulla previsione dei gap di frequenza che impediscono a determinate frequenze di penetrare in un materiale, modificando la struttura del materiale.

"Lo blocca completamente. Quando invii un microonde su un materiale, potrebbe attraversarlo facilmente, ma può anche riflettersi. A queste lacune, si riflette, vietando la frequenza, " Egli ha detto.

"Quando pizzichi una corda di chitarra, vibra ad una certa frequenza, che dipende dalla lunghezza della corda, " Ha detto Paliwoda. "Per cambiare la frequenza, potresti mettere una clip su un'estremità della corda per accorciare la lunghezza della vibrazione e impedire che vibri ad altre frequenze. Nel caso del plasma la distanza tra le colonne è la nostra stringa in cui l'energia delle microonde può oscillare mentre le colonne di plasma sono le estremità fisse della stringa. In questo modo, la struttura del plasma consente all'energia delle microonde di oscillare a determinate lunghezze d'onda, a determinate frequenze, e ne blocca altre."

La disposizione o la struttura del materiale può determinare come l'energia delle microonde viene rifratta e diretta verso un bersaglio. Ha detto che i cristalli fotonici e i metamateriali hanno proprietà elettromagnetiche che non si trovano nei materiali naturali.

L'energia diretta può essere utilizzata in applicazioni militari, ma Paliwoda ha affermato che può essere utilizzata anche per ricaricare i satelliti nello spazio o eventualmente per spostare i satelliti in un'orbita più alta.

Paliwoda ha conseguito un Bachelor of Science presso l'Università di Washington, e un master presso la Missouri University of Science and Technology, quando Rovey era lì alla facoltà.

"Ero interessato all'uso di attuatori al plasma su un'ala, ma quando sono arrivato in Illinois, Sono davvero andato nella tana del coniglio e ho iniziato a immergermi in alcuni degli aspetti elettromagnetici dei metamateriali. Ho seguito un certo numero di corsi di microonde e anche un corso di onde al plasma, quindi ho intenzione di continuare a lavorare in questo settore energetico diretto, se non specificamente con cristalli fotonici al plasma, " Egli ha detto.

Lo studio, "Controllo del gap di banda spaziale a parametri multipli del cristallo fotonico plasma atmosferico riconfigurabile, " scritto da Matthew C. Paliwoda e Joshua L. Rovey appare in Fisica dei Plasmi .