Cattiva ricezione wireless, rumore nel segnale radio o scarsa visibilità nella nebbia:tutti questi fastidi hanno a che fare con il fatto che le onde come la luce visibile oi segnali a microonde vengono deviate e riflesse da numerosi ostacoli disordinati. La TU Wien di Vienna (Austria) e l'Università di Rennes (Francia) hanno ora sviluppato insieme un metodo sorprendente per eliminare del tutto i riflessi delle onde.

Il metodo consente il calcolo di una struttura antiriflesso su misura. Può essere utilizzato, ad esempio, per progettare uno strato aggiuntivo su una parete che sia solo parzialmente permeabile a un segnale wireless in modo che l'intero segnale possa essere incanalato attraverso la parete senza riflessi.

Fino ad ora, non era nemmeno chiaro a livello teorico che una cosa del genere fosse possibile, ora il team di ricerca è stato in grado di presentare un metodo di calcolo per questo e lo ha anche testato con successo in un esperimento:le microonde sono state inviate attraverso un complesso, labirinto disordinato di ostacoli, quindi è stata calcolata la struttura antiriflesso corrispondente e posizionata davanti agli ostacoli nell'esperimento:il riflesso potrebbe essere fatto scomparire quasi completamente:nessuna delle onde è tornata dal lato da cui era stata iniettata.

Un rivestimento antiriflesso per quasi tutto

"Puoi pensare che sia simile al rivestimento antiriflesso del tuo paio di occhiali", afferma il prof. Stefan Rotter dell'Istituto di fisica teorica della TU Wien. "Aggiungi uno strato in più alla superficie degli occhiali, che fa sì che le onde luminose passino meglio ai tuoi occhi rispetto a prima:il riflesso si riduce."

Con gli occhiali convenzionali, questa è ancora una tecnologia relativamente semplice e nel frattempo standard. È molto più difficile quando si ha a che fare con un mezzo disordinato in cui un'onda viene ripetutamente dispersa e deviata fino a quando non riesce a uscire da un tale labirinto attraverso percorsi complicati. Rientrano in questa categoria una lastra di vetro ombrosa o un pezzo di zucchero, o anche un muro di cemento su cui incide un segnale radio. Le onde sono sparse in molti punti in modo che solo una parte di esse la attraversi, il resto viene riflesso o assorbito nel muro.

Ma come ora si scopre, anche con una complessa dispersione delle onde, è possibile trovare un "rivestimento" che impedisce qualsiasi riflessione. "In primo luogo, devi semplicemente inviare determinate onde attraverso il mezzo e misurare esattamente in che modo queste onde vengono riflesse dal materiale", spiega Michael Horodynski (TU Wien), il primo autore dell'attuale pubblicazione. "Siamo stati in grado di dimostrare che queste informazioni possono essere utilizzate per calcolare una struttura di compensazione corrispondente per qualsiasi mezzo che disperda le onde in modo complesso, in modo che la combinazione di entrambi i media consenta alle onde di passare completamente. La chiave di questo è una matematica metodo che abbiamo sviluppato per calcolare la forma esatta di questo strato antiriflesso."

Esperimenti con i microonde

Nell'implementazione sperimentale di questo nuovo metodo effettuata a Rennes, le microonde sono state prima inviate attraverso una guida d'onda metallica in cui le onde sono disperse da decine di piccoli oggetti di metallo e teflon posti in modo del tutto casuale e disordinato. Solo circa la metà della radiazione a microonde raggiunge l'altro lato, il resto viene riflesso.

Dopo aver misurato con precisione il comportamento di scattering di questo sistema, è stato possibile utilizzare il metodo appena sviluppato per calcolare quali punti di scattering aggiuntivi formano un perfetto "strato antiriflesso" proprio per questo sistema casuale.

E infatti:se le onde vengono prima inviate attraverso la regione antiriflesso con i punti di scattering aggiuntivi ottimizzati matematicamente e poi viaggiano da lì attraverso la regione con gli scatterer disposti casualmente, finiscono al cento per cento dall'altro lato:nessuna onda ritorna a il punto di partenza e la riflessione sono trascurabili; e questo vale per qualsiasi forma d'onda che colpisce la struttura antiriflesso.

Dai segnali wireless al microscopio

Il fatto che sia possibile compensare lo scattering delle onde con uno scattering aggiuntivo apre possibilità in aree molto diverse:la tecnologia potrebbe essere utile non solo per una migliore ricezione wireless, ma anche per tecniche di imaging, ad esempio in biofisica. Anche la dinamica delle onde e la diffusione delle onde giocheranno un ruolo importante nel 6G, la prossima generazione di comunicazioni mobili dopo il 5G:si potrebbe ridurre l'intensità dei segnali radio mobili se si riesce a inviarli lungo percorsi adeguati dal trasmettitore al ricevitore con il minimo riflessione possibile. + Esplora ulteriormente

I ricercatori creano onde luminose che possono penetrare anche nei materiali opachi