Los medios con pequeña permitividad, es decir, los medios épsilon-near-zero (ENZ), han llamado mucho la atención de los campos de la física, la ciencia de los materiales y la ingeniería. La longitud de onda en el medio ENZ está, en principio, infinitamente estirada, lo que induce una dinámica de onda espacialmente estática mientras oscila temporalmente.

Durante mucho tiempo ha habido un impulso para lograr la manipulación flexible de los medios ENZ y crear aplicaciones del mundo real. Los últimos años han visto el surgimiento de los metamateriales, donde los investigadores utilizan resonadores o unidades artificiales dispuestas periódicamente para controlar los parámetros constitutivos efectivos del medio compuesto. Sin embargo, sigue siendo un misterio cómo se comportaría un medio ENZ que comprende múltiples resonadores y cómo esos resonadores interactúan a través del fondo ENZ.

En un artículo recientemente publicado en Light:Science &Applications , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Yue Li del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Tsinghua, China, uniendo fuerzas con la Universidad Pública de Navarra, España, y la Universidad de Pensilvania, EE. UU., reveló un fenómeno exótico en los medios ENZ.

Demostraron que múltiples barras dieléctricas densamente empaquetadas, llamadas dopantes fotónicos, pueden ofrecer modos resonantes que no interactúan mientras aún están acoplados al entorno externo. El comportamiento de estos "resonadores que no interactúan" era contrario a la intuición y contrastaba con el de los resonadores ópticos y de microondas convencionales. Tanto la teoría como los experimentos demostraron que el medio ENZ que comprende múltiples dopantes dieléctricos puede exhibir una dispersión "en forma de peine" de la función de permeabilidad efectiva y, sorprendentemente, cada "tic" en el peine de frecuencia podría asociarse con un dopante específico y puede ser alterado de forma independiente.

Los científicos propusieron la técnica de codificación de dispersión para medios ENZ. Al elegir la presencia o ausencia de cada dopante dieléctrico, se pueden controlar de forma independiente las respuestas del medio ENZ en una serie de frecuencias. Los científicos presentaron dos interesantes aplicaciones de la codificación de dispersión.

El primero es el etiquetado óptico donde diferentes combinaciones de dopantes dieléctricos pueden representar diferentes series de información, y el segundo es un filtro de perfil de peine reconfigurable digitalmente. Los científicos resumen los puntos clave de la técnica de codificación de dispersión para medios ENZ:

"(1) Como una diferencia importante de los metamateriales periódicos, el parámetro efectivo (permeabilidad efectiva) del medio ENZ dopado está completamente determinado por las características de las celdas unitarias, es decir, los dopantes dieléctricos, y no por sus posiciones. (2 ) Las contribuciones de los dopantes dieléctricos que no interactúan con todo el medio ENZ son aditivos, lo que simplifica sustancialmente el diseño de materiales compuestos artificiales".

"En el futuro, la técnica de codificación de dispersión se puede utilizar para el procesamiento de señales analógicas multifrecuencia en terahercios e incluso regímenes ópticos. Dado que la forma de los medios ENZ, así como la disposición espacial de los dopantes dieléctricos, no tienen influencia en el efecto de codificación de dispersión, uno es capaz de realizar dispositivos ultracompactos y altamente integrados para el procesamiento y filtrado de señales de alta frecuencia", dijeron los científicos. + Explora más

Capa de invisibilidad con cristales fotónicos