Entrare in una porta invisibile per prendere un treno alla stazione di King's Cross a Londra è una famosa scena immaginaria della serie di Harry Potter. Negli ultimi decenni, i fisici hanno cercato di produrre un effetto simile concentrando i loro sforzi di ricerca sui dispositivi di illusione.

I dispositivi di illusione sono dispositivi che possono modificare le proprietà ottiche degli oggetti in modo che corrispondano a quelle di altri oggetti virtuali o renderli apparentemente invisibili, producendo un'illusione. Due tipi comuni di dispositivi di illusione sono i super-disperdenti e i gateway invisibili. I primi sono progettati per diffondere la luce e i secondi per far rimbalzare i raggi di luce attraverso un gateway fisico.

Da un punto di vista teorico, i super-disperdenti e i gateway invisibili sono stati finora studiati principalmente nel contesto dell'ottica di trasformazione e delle trasformazioni della geometria piegata (cioè, la visuale, trasformazione illusoria di oggetti in altri oggetti). Realizzando sperimentalmente questi dispositivi, però, richiede l'uso di metamateriali con proprietà specifiche (ad es. una permittività e una permeabilità negative) che possono essere difficili da impiegare nei processi di fabbricazione.

I ricercatori dell'Università di Nanchino e dell'Università di Xiamen in Cina hanno recentemente utilizzato un metamateriale con una permittività e una permeabilità simultaneamente negative per creare uno dei primi grandi super-disperdenti. Nella loro carta, pubblicato in Lettere di revisione fisica , dimostrano l'effetto di superscattering di questo dispositivo alle frequenze delle microonde utilizzando la tecnologia di mappatura del campo.

"Il gateway invisibile basato su una lente perfetta ha solo un esperimento basato sul circuito, " Huanyang Chen, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a Phys.org. "La nostra motivazione era quella di realizzare un vero e proprio gateway invisibile per le onde elettromagnetiche basato su una teoria precedentemente sviluppata. Siamo stati in grado di completare questo dispositivo nel laboratorio del Prof. Rui-Xin Wu, dieci anni dopo aver iniziato a lavorare per questo obiettivo".

In precedenza i fisici non erano stati in grado di verificare l'arresto della propagazione delle onde e altri effetti di superscattering nei dispositivi di illusione. Per dimostrare l'effetto di superscattering del grande super-scatterer metamateriale che hanno realizzato, Chen e i suoi colleghi hanno utilizzato la tecnologia di mappatura del campo a microonde.

"Questa tecnologia ci ha permesso di osservare direttamente la propagazione delle onde all'interno del super-scatterer, "Prof. Wu, un altro ricercatore coinvolto nello studio, ha detto a Phys.org. "Utilizzando la mappatura del campo a microonde, abbiamo osservato il modello d'onda per un grande oggetto metallico la cui dimensione è maggiore della dimensione reale del superdiffusore e la propagazione delle onde proibita in un grande gateway che include un superdiffusore metamateriale".

I risultati raccolti da questo team di ricercatori confermano che la superscattering ha origine dall'eccitazione dei plasmoni di superficie, un'ipotesi introdotta in lavori precedenti. Inoltre, Chen, Il prof. Wu e i suoi colleghi hanno dimostrato che un gateway invisibile potrebbe fermare le onde elettromagnetiche in un canale aereo con una larghezza molto più ampia della larghezza di taglio della corrispondente guida d'onda rettangolare.

Il recente articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica fornisce la prima osservazione diretta dell'effetto di superscattering nei metamateriali. Questa osservazione potrebbe in definitiva ispirare la progettazione di nuovi dispositivi di illusione basati su un design simile a quello realizzato dai ricercatori.

"Il nostro articolo dimostra un vero caso di super-scattering, ma solo per una banda ristretta di frequenze di lavoro, " Chen ha detto. "Inoltre, la porta potrebbe essere commutata da uno stato normalmente aperto a uno stato chiuso invisibile sintonizzando il campo magnetico applicato. È probabile che il nostro lavoro ispiri ulteriori ricerche sui dispositivi di illusione per le microonde. Inoltre, nel futuro, potrebbe anche essere possibile estendere il concetto alle onde acustiche o persino alle onde oceaniche".

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