Las propiedades de los materiales pueden comportarse de forma divertida. Modifique un aspecto para hacer que un dispositivo sea más pequeño o con menos fugas, por ejemplo, y algo más podría cambiar de manera indeseable, para que los ingenieros jueguen a equilibrar una característica con otra. Ahora, un equipo de ingenieros eléctricos de Penn State tiene una forma de controlar simultáneamente diversas propiedades ópticas de las guías de ondas dieléctricas mediante el uso de un recubrimiento de dos capas, cada capa con un grosor y un peso cercanos a cero.

"Imagina el grifo de agua de tu casa, que es un dispositivo esencial para todos los días, "dijo Douglas H. Werner, John L. y Genevieve H. McCain Catedrático de Ingeniería Eléctrica. "Sin tuberías para llevar el agua desde su fuente hasta el grifo, el dispositivo es inútil. Lo mismo ocurre con las 'guías de onda'. Transportan señales electromagnéticas u ópticas desde la fuente al dispositivo:una antena u otro microondas, Dispositivo de onda milimétrica o terahercios. Las guías de ondas son un componente esencial en cualquier sistema óptico u electromagnético, pero a menudo se pasan por alto porque gran parte de la atención se ha centrado en los dispositivos en sí y no en las guías de onda ".

Según Zhi Hao Jiang, ex becario postdoctoral en Penn State y ahora profesor en Southeast University, Nanjing, Porcelana, Los recubrimientos de metasuperficies permiten a los investigadores reducir el diámetro de las guías de ondas y controlar las características de las guías de ondas con una flexibilidad sin precedentes.

Los investigadores desarrollaron un material que es tan delgado que es casi bidimensional, con características que manipulan y mejoran las propiedades de la guía de ondas.

Desarrollaron y probaron dos recubrimientos de conformación, uno para guiar la señal y otro para ocultar la guía de ondas. Crearon los recubrimientos mediante la ingeniería juiciosa del patrón en las superficies para permitir una funcionalidad de guía de ondas nueva y transformadora. Los recubrimientos se aplican a una varilla, Guía de ondas de teflón con la capa de guía tocando el teflón y la capa de camuflaje en el exterior.

Este revestimiento conformado cuasi bidimensional que está configurado como un material de encubrimiento puede resolver el problema de diafonía y bloqueo. Las guías de ondas dieléctricas no se suelen utilizar solas, pero en paquetes. Desafortunadamente, fuga de guías de onda convencionales, permitiendo que la señal de una guía de ondas interfiera con las que se encuentran cerca.

Los investigadores también señalan en la edición de hoy (25 de agosto) de Comunicaciones de la naturaleza que "la eficacia del revestimiento artificial se puede mantener bien para las curvas de la guía de ondas haciendo coincidir adecuadamente las propiedades de dispersión de las celdas unitarias de metasuperficie". Aunque el revestimiento se puede aplicar a una curva en la guía de ondas, la guía de ondas no se puede doblar después de aplicar el revestimiento.

La mejora de las propiedades de la guía de ondas para controlar cuidadosamente la polarización y otros atributos permite que las guías de ondas sean más pequeñas. y aliviar la diafonía permite agrupar más estrechamente estas guías de ondas más pequeñas. Las guías de ondas más pequeñas agrupadas más de cerca podrían conducir a una mayor miniaturización.

"En términos de aplicaciones, estos incluirían sistemas de detección de ondas milimétricas / terahercios / infrarrojos, comunicaciones, e imágenes que necesitan manipular la polarización, exprimir señales a través de guías de ondas con una sección transversal más pequeña, y / o requieren un despliegue denso de componentes interconectados, "dijo Jiang.

También trabajó en este proyecto Lei Kang, investigador asociado en ingeniería eléctrica, Penn State.