Las antenas captan ondas de radio, una forma de radiación electromagnética, del aire y convertir la energía en señales eléctricas que alimentan las telecomunicaciones modernas. También pueden convertir señales eléctricas en ondas de radio. Sin antenas, el mundo sería un lugar muy diferente de lo que es hoy. Ingenieros ópticos y científicos como Anthony J. Hoffman, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Notre Dame, están trabajando para aprovechar estos dispositivos para controlar la luz en lugar de las ondas de radio.

Hoffman ha centrado sus esfuerzos en materiales de próxima generación, tecnologías y dispositivos para luz infrarroja. Más a menudo asociado con la visión nocturna, La luz infrarroja tiene muchos usos en la detección y detección óptica. Las antenas ópticas permiten a los ingenieros controlar cómo la luz interactúa con los materiales y pueden localizar la luz a dimensiones de sublongitud de onda para su uso con muchos de los dispositivos a nanoescala actuales.

El papel, titulado "Antenas monocromáticas multimodo en materiales Epsilon-Near-Zero, "publicado recientemente en Materiales ópticos avanzados , describe una clase especial de materiales ópticos que pueden alterar drásticamente las propiedades de las antenas ópticas. Este "control" de las propiedades abre la puerta a nuevas formas de diseñar antenas ópticas.

Hoffman y sus coautores, Kaijun Feng, Junchi Lu y Owen Dominguez, todos los estudiantes graduados en ingeniería eléctrica en Notre Dame, junto con Daniel Wasserman, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática, y el estudiante de posgrado Leland Nordin, ambos de la Universidad de Texas en Austin, trabajaron principalmente en dos instalaciones del campus (la Instalación de Nanofabricación de Notre Dame y la Instalación de Imágenes Integradas de Notre Dame) para diseñar, fabrique y demuestre antenas ópticas utilizando un material epsilon-near-zero (ENZ).

Los materiales ENZ ofrecen fenómenos únicos, incluida la ingeniería de frente de onda, canalización de luz mejorada a través de aberturas de sublongitud de onda, extensión de orden de magnitud de la longitud de onda local en estructuras de guía de ondas, y absorción y emisiones térmicas espectralmente selectivas. La construcción de antenas ópticas en un material ENZ permitió al equipo diseñar y demostrar un multimodo, antena casi monocromática, una nueva clase de antenas ópticas, que podría tener utilidad en la detección, imagen optoelectrónica infrarroja y aplicaciones de control de emisiones térmicas. También ofrece el potencial de nuevos tipos de dispositivos ópticos.

Hoffman, un miembro afiliado del Centro de Nano Ciencia y Tecnología, y su equipo están trabajando actualmente para incorporar sus antenas ópticas en dispositivos semiconductores con el fin de mejorar la interacción entre la luz y los materiales semiconductores, creando así la próxima generación de fuentes infrarrojas.