I metamateriali, notoriamente paragonati al mantello invisibile di Harry Potter, sono nanostrutture artificiali progettate per manipolare le proprietà della luce. Tuttavia, l'applicazione pratica di questa tecnologia nella vita di tutti i giorni dipende dalla commercializzazione del processo produttivo che richiede costi significativi.
Un gruppo di ricerca guidato dal professor Junsuk Rho del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e dal Dipartimento di Ingegneria Chimica, dal ricercatore Won-Geun Kim e dal Ph.D. il candidato Hongyoon Kim del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Pohang (POSTECH) ha ideato un approccio.
Il loro metodo combina la nanostampa tridimensionale con la tecnologia di co-assemblaggio, avvicinando i metamateriali alla disponibilità commerciale. I risultati della ricerca sono stati presentati in Small .
Tradizionalmente, i metamateriali vengono realizzati depositando strati fisici e chimici su materiali come silicio e resina (plastica), seguiti da un processo chiamato litografia. Purtroppo, questo metodo è costoso e limitato in termini di materiali applicabili. Di conseguenza, la comunità accademica ha recentemente spostato la propria attenzione verso la creazione di metamateriali attraverso l'assemblaggio di particelle anziché il costoso processo di rasatura della superficie.
In questa ricerca, il gruppo di ricerca ha utilizzato una combinazione di nano stampa tridimensionale e tecniche di co-assemblaggio. Inizialmente, hanno creato metamolecole simili al lampone utilizzando nanoparticelle di silice (vetro) e oro di varie dimensioni. Successivamente, queste strutture simili a lamponi sono state impilate l'una sull'altra, dando vita alla creazione riuscita di metamateriali di dimensioni millimetriche.
In sostanza, il gruppo di ricerca ha ideato una tecnologia di processo che consente la produzione economicamente vantaggiosa di metamateriali nelle forme desiderate rispetto ai metodi convenzionali e più costosi.
Gli esperimenti condotti hanno messo in mostra le capacità di controllo della luce dei metamateriali generati attraverso il processo del team. In particolare, si è verificata una significativa riduzione della luce diffusa all’interno della regione visibile. Questa ricerca segna il primo esempio di verifica delle proprietà ottiche delle metamolecole in soluzione utilizzando strutture di dimensioni millimetriche.
Questo approccio consente di osservare i risultati ad occhio nudo o attraverso una semplice configurazione al microscopio, eliminando la necessità di apparecchiature specializzate per la verifica. Inoltre, il team ha ottenuto un controllo preciso sulle proprietà ottiche regolando il rapporto tra nanoparticelle di silice e oro all'interno del metamateriale.
Il professor Junsuk Rho, che ha guidato la ricerca, ha dichiarato:"Questa innovazione consente la progettazione e l'implementazione di nanofotoni in forma libera, superando i limiti dei processi di fabbricazione di metamateriali esistenti. La versatilità di questa tecnologia offre un'ampia gamma di scelte di materiali, tra cui punti quantici, particelle catalizzatrici e polimeri, rendendolo applicabile a diversi campi, dai sensori ai display, oltre alla ricerca sui metamateriali."
Ulteriori informazioni: Won‐Geun Kim et al, Fibre metamolecolari indipendenti e a forma libera per la personalizzazione del magnetismo ottico artificiale, Piccolo (2023). DOI:10.1002/piccolo.202303749
Informazioni sul giornale: Piccolo
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia di Pohang
