Los investigadores de Cornell están proponiendo una nueva forma de modular las cualidades de absorción y refracción de los metamateriales en tiempo real. y sus hallazgos abren nuevas e interesantes oportunidades para controlar, en el tiempo y el espacio, la propagación y dispersión de ondas para aplicaciones en diversas áreas de la física y la ingeniería de ondas.

La investigación publicada en la revista Optica , "Causalidad espectral y dispersión de ondas, "está escrito por los estudiantes de doctorado Zeki Hayran y Aobo Chen, SRA. '19, junto con su asesor, Francesco Monticone, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Facultad de Ingeniería.

El trabajo teórico tiene como objetivo ampliar las capacidades de los metamateriales para absorber o refractar ondas electromagnéticas. La investigación anterior se limitó a modificar la absorción o la refracción, pero el Grupo de Investigación Monticone ha demostrado ahora que si ambas cualidades se modulan en tiempo real, la eficacia del metamaterial se puede incrementar considerablemente.

Estos metamateriales temporalmente modulados, a veces denominados "crono-metamateriales" pueden abrir oportunidades inexploradas y permitir avances tecnológicos en electromagnetismo y fotónica.

"Lo que demostramos, "Monticone dijo, "es que si modula ambas propiedades en el tiempo, logras absorber ondas electromagnéticas de manera mucho más eficiente que en una estructura estática, o en una estructura en la que modula uno de estos dos grados de libertad individualmente. Combinamos estos dos aspectos para crear un sistema mucho más eficaz ".

Los hallazgos pueden conducir al desarrollo de nuevos metamateriales con propiedades de absorción y dispersión de ondas que superan con creces lo que está disponible actualmente. Por ejemplo, un absorbedor de banda ancha tiene que ser más grueso que un cierto valor para ser efectivo, pero el espesor del material limitará las aplicaciones del diseño.

"Para disminuir el espesor y aumentar el ancho de banda de dicho absorbente, tienes que superar las limitaciones de los materiales convencionales, "Dijo Hayran." Una de las formas de eludir estas limitaciones es mediante la modulación temporal de la estructura ".

El objetivo del grupo de Monticone es abrir nuevas áreas de investigación para producir aplicaciones prácticas cada vez más eficientes.

"Lo que estamos tratando de hacer no son cambios incrementales en la tecnología, ", Dijo Monticone." Queremos cambios disruptivos. Eso es realmente lo que nos motiva. Entonces, ¿cómo podemos hacer una mejora drástica en la tecnología, no solo una mejora incremental? Para hacer eso, muy a menudo, tienes que volver a los fundamentos ".

La nueva investigación empuja los límites de la absorción de ondas electromagnéticas utilizando otro grado de libertad, que es modulación en el tiempo, algo que no se suele hacer en esta área, pero que ahora recibe una atención cada vez mayor por parte de las investigaciones.

Con un nuevo fundamento teórico en su lugar, La implementación experimental de modulaciones temporales de este tipo es el desafío para futuras investigaciones. Un experimento físico primero necesitaría diseñar un mecanismo para controlar la modulación de las cualidades de absorción y refracción de un material a lo largo del tiempo. que puede incluir rayos láser o componentes de microondas.

Las ideas tienen implicaciones directas para varias aplicaciones, como la absorción de radar de banda ancha y la invisibilidad temporal y el encubrimiento. Las aplicaciones también podrían extenderse a otros dominios de la física de las ondas, como la acústica y la elastodinámica.

"Nuestros hallazgos, y los emocionantes resultados de otros investigadores que trabajan en esta área, destacar las muchas oportunidades que ofrecen los metamateriales variables en el tiempo para la fotónica y electromagnética clásica y cuántica, "Dijo Monticone.