Un nuovo approccio ha consentito ai ricercatori dell’Università di Aalto di progettare un tipo di metamateriale che finora era fuori dalla portata delle tecnologie esistenti. A differenza dei materiali naturali, i metamateriali e le metasuperfici possono essere personalizzati per avere proprietà elettromagnetiche specifiche, il che significa che gli scienziati possono creare materiali con caratteristiche desiderabili per le applicazioni industriali.
Il nuovo metamateriale sfrutta l’effetto magnetoelettrico non reciproco (NME). L'effetto NME implica un legame tra proprietà specifiche del materiale (la sua magnetizzazione e polarizzazione) e le diverse componenti del campo della luce o di altre onde elettromagnetiche. L'effetto NME è trascurabile nei materiali naturali, ma gli scienziati hanno cercato di migliorarlo utilizzando metamateriali e metasuperfici a causa del potenziale tecnologico che ciò sbloccherebbe.
Il lavoro è pubblicato sulla rivista Nature Communications .
"Finora, l'effetto NME non ha portato ad applicazioni industriali realistiche. La maggior parte degli approcci proposti funzionerebbero solo per le microonde e non per la luce visibile, e inoltre non potrebbero essere fabbricati con la tecnologia disponibile", afferma Shadi Safaei Jazi, dottorando ricercatore presso Aalto. Il team ha progettato un metamateriale ottico NME che può essere creato con la tecnologia esistente, utilizzando materiali convenzionali e tecniche di nanofabbricazione.
Il nuovo materiale apre la strada ad applicazioni che altrimenti avrebbero bisogno di un forte campo magnetico esterno per funzionare, ad esempio la creazione di vetro veramente unidirezionale. Il vetro attualmente venduto come "unidirezionale" è semplicemente semitrasparente e lascia passare la luce in entrambe le direzioni. Quando la luminosità è diversa tra i due lati (ad esempio, all'interno e all'esterno di una finestra), si comporta come un vetro unidirezionale. Ma un vetro unidirezionale basato su NME non avrebbe bisogno di una differenza di luminosità perché la luce potrebbe attraversarlo solo in una direzione.
"Immagina di avere una finestra con quel vetro in casa, in ufficio o in macchina. Indipendentemente dalla luminosità esterna, le persone non sarebbero in grado di vedere nulla all'interno, mentre tu godresti di una vista perfetta dalla tua finestra", dice Safaei. Se la tecnologia avrà successo, questo vetro unidirezionale potrebbe anche rendere le celle solari più efficienti bloccando le emissioni termiche che le celle esistenti irradiano verso il sole, riducendo la quantità di energia che catturano.
Ulteriori informazioni: Shadi Safaei Jazi et al, Metamateriale Optical Tellegen con magnetizzazione spontanea, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45225-y
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università di Aalto
