(a) Schizzo concettuale della codifica della dispersione per il mezzo ENZ, in cui più droganti dielettrici posizionati arbitrariamente in un host ENZ agiscono come risonatori non interagenti per modulare la luce alle loro frequenze di risonanza individuali. (b) Applicazioni della codifica della dispersione, compreso il tagging a radiofrequenza e il filtraggio dinamico multifrequenza. Credito:Ziheng Zhou et al.
I media con una piccola permittività, ovvero i media epsilon-near-zero (ENZ), hanno attirato molta attenzione dai campi della fisica, della scienza dei materiali e dell'ingegneria. La lunghezza d'onda nel mezzo ENZ è in linea di principio infinitamente allungata, il che induce dinamiche d'onda spazialmente statiche mentre oscillano temporalmente.
C'è stata a lungo una spinta per ottenere la manipolazione flessibile dei media ENZ e creare applicazioni del mondo reale. Gli ultimi anni hanno visto l'ascesa dei metamateriali, in cui i ricercatori utilizzano unità artificiali o risonatori periodicamente disposti per controllare i parametri costitutivi effettivi del mezzo composito. Tuttavia, rimane un mistero come si comporterebbe un mezzo ENZ che comprende più risonatori e come tali risonatori interagiscono attraverso lo sfondo ENZ.
In un articolo appena pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati, guidato dal professor Yue Li del Dipartimento di ingegneria elettronica dell'Università di Tsinghua, in Cina, che ha unito le forze con l'Università pubblica di Navarra, in Spagna, e l'Università della Pennsylvania, negli Stati Uniti, ha rivelato un fenomeno esotico nei media ENZ.
Hanno dimostrato che più barre dielettriche densamente imballate, denominate droganti fotonici, possono offrire modalità risonanti non interagenti pur essendo accoppiate all'ambiente esterno. Il comportamento di questi "risuonatori non interagenti" era controintuitivo ed era in contrasto con quello dei tradizionali risonatori a microonde e ottici. Sia la teoria che gli esperimenti hanno mostrato che il mezzo ENZ comprendente più droganti dielettrici può mostrare una dispersione "a forma di pettine" dell'efficace funzione di permeabilità e, notevolmente, ogni "segno di spunta" nel pettine di frequenza potrebbe essere associato a uno specifico drogante e può essere alterato in modo indipendente.
Gli scienziati hanno proposto la tecnica della codifica della dispersione per i media ENZ. Scegliendo la presenza o l'assenza di ciascun drogante dielettrico, si possono controllare indipendentemente le risposte del mezzo ENZ ad una serie di frequenze. Gli scienziati hanno presentato due interessanti applicazioni della codifica della dispersione.
Il primo è il tagging ottico in cui diverse combinazioni di droganti dielettrici possono rappresentare diverse serie di informazioni e il secondo è un filtro a pettine riconfigurabile digitalmente. Gli scienziati riassumono i punti chiave della tecnica di codifica della dispersione per i media ENZ:
"(1) Come importante differenza dai metamateriali periodici, il parametro effettivo (permeabilità effettiva) del mezzo ENZ drogato è interamente determinato dalle caratteristiche delle celle unitarie, cioè i droganti dielettrici, e non dalle loro posizioni. (2) ) I contributi dei droganti dielettrici non interagenti all'intero mezzo ENZ sono additivi, il che semplifica sostanzialmente la progettazione di materiali compositi artificiali."
"In futuro, la tecnica della codifica a dispersione può essere utilizzata per l'elaborazione del segnale analogico a muti-frequenza in terahertz e persino in regimi ottici. Poiché la forma dei mezzi ENZ e la disposizione spaziale dei droganti dielettrici non hanno alcuna influenza sull'effetto di codifica a dispersione, si è in grado di realizzare dispositivi ultracompatti e altamente integrati per l'elaborazione e il filtraggio del segnale ad alta frequenza", hanno affermato gli scienziati. + Esplora ulteriormente
