Se explora el uso de plasma para controlar microondas para transmitir energía directa hacia un punto específico por su durabilidad en campos eléctricos de alta energía y su estructura reconfigurable. Haces de microondas de alta potencia, similar a los láseres, puede transmitir energía a altas velocidades a largas distancias, no afectado por el viento, gravedad, u otras fuerzas. Los ingenieros aeroespaciales de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign simularon un metamaterial formado a partir de estructuras de plasma para demostrar su potencial para sintonizar frecuencias de microondas.

"En la simulación, nos centramos en los cristales fotónicos de plasma atmosférico, una estructura formada por columnas de plasma, aproximadamente .1 a .8 milímetros de diámetro, dispuestas en columnas y filas, considérelo como un diminuto bosque de plasma perfectamente ordenado. Por último, estamos tratando de encontrar qué botones girar:densidad de plasma, espaciado de columnas, radio de columna:para controlar mejor la frecuencia de microondas que pasa a través de la estructura, "dijo Matt Paliwoda, estudiante de doctorado que trabaja con el profesor asociado Joshua Rovey en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la U de I.

La simulación de Paliwoda se concentró en predecir los huecos de banda de frecuencia que prohíben que ciertas frecuencias penetren en un material, cambiando la estructura del material.

"Simplemente lo bloquea por completo. Cuando envías un microondas a un material, es posible que lo atraviese fácilmente, pero también se puede reflejar. En estos bandgaps, eso refleja, prohibiendo la frecuencia, " él dijo.

"Cuando tocas una cuerda de guitarra, vibra a una cierta frecuencia, que depende de la longitud de la cuerda, "Dijo Paliwoda." Para cambiar la frecuencia, puede poner un clip en un extremo de la cuerda para acortar la longitud de vibración y evitar que vibre en otras frecuencias. En el caso del plasma, el espacio entre las columnas es nuestra cuerda donde la energía de microondas puede oscilar mientras que las columnas de plasma son los extremos fijos de la cuerda. De este modo, la estructura del plasma permite que la energía de microondas oscile en ciertas longitudes de onda, ciertas frecuencias, y bloquea otras ".

La disposición o estructura del material puede determinar cómo la energía de microondas se refracta y se dirige hacia un objetivo. Dijo que los cristales fotónicos y los metamateriales tienen propiedades electromagnéticas que no se encuentran en los materiales naturales.

La energía dirigida se puede usar en aplicaciones militares, pero Paliwoda dijo que también se puede usar para recargar satélites en el espacio o posiblemente para mover satélites a una órbita más alta.

Paliwoda obtuvo una licenciatura en ciencias de la Universidad de Washington, y una maestría en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri, cuando Rovey estaba en la facultad allí.

"Estaba interesado en el uso de actuadores de plasma sobre un ala, pero cuando llegué a Illinois Realmente bajé por la madriguera del conejo y comencé a sumergirme en algunos de los electromagnetismos de los metamateriales. He tomado varios cursos de microondas y también un curso de ondas de plasma, por eso planeo seguir trabajando en esta área de energía dirigida, si no específicamente con cristales fotónicos de plasma, " él dijo.

El estudio, "Control de banda prohibida en el espacio de múltiples parámetros del cristal fotónico de plasma atmosférico reconfigurable, "escrito por Matthew C. Paliwoda y Joshua L. Rovey aparece en Física de Plasmas .