Un novu metamateriale per cuntrullà l'onda meccanica

In metamateriali cunnisciuti finu à avà, u fenomenu di rifrazione negativa hè simmetricu, vale à dì ùn distingue micca l'anguli pusitivi è negativi di l'incidenza di l'onda. Un gruppu di scientisti guidati da Alessandro Pitanti è Simone Zanotto di l'Istitutu di Nanoscienza (Cnr-Nano) hà scupertu chì hè pussibule di rompe sta simmetria creendu un metamateriale innovativu stressatu meccanicamente cù frequenze in a gamma GHz.

U studiu, publicatu in Nature Communications, rapprisenta un avanzu in a capacità di manipulà l'onda meccanica d'alta frequenza, è pò favurizà l'evoluzione di e tecnulugia muderne basate nantu à a nanomeccanica GHz.

Metamateriali

I metamateriali sò materiali cù una struttura artificiale, cumpostu di micro-elementi di forme particulari, cum'è per cunferisce proprietà novi chì ùn esistenu micca in materiali di solitu. In particulare i metamateriali sò interessanti per u cuntrollu è a manipulazione di onde elettromagnetiche è onde acustiche. Les chercheurs du Cnr-Nano, en collaboration avec des collègues de l'Istituto officina dei materiali (Cnr-Iom) et de l'Institut Paul Drude, ont conçu un nouveau métamatériau qui subit un phénomène de réfraction des ondes jamais observé auparavant, auquel on nomme « négatif ». rifrazione asimmetrica".

Metamateriali è onde elettromagnetiche

Quandu entranu in metamateriali strutturati apposta, l'onda elettromagnetica, acustica è meccanica sottumette una "deviazione" particulare chjamata rifrazione negativa. I metamateriali cunnisciuti finu à avà sò simmetrici, vale à dì ùn distinguenu micca l'anguli pusitivi è negativi di incidenza. In u novu materiale ingegneriatu da i circadori, sta simetria hè rotta, cum’ellu spiega Simone Zanotto : « Quandu un’onda sbatte in oblicu un metamateriale, cuntinueghja à l’internu, deviata versu u listessu latu da quale hè ghjunta. Questu hè a rifrazione negativa. U metamateriale chì avemu sviluppatu mostra un cumpurtamentu ancu più esoticu : hè capace di devia l'onda in modi diffirenti sicondu u latu chì vene. L'onda sò rifratte negativamente quandu venenu da una parte è ordinariamente quandu venenu da l'altru ".

Rifrazione negativa asimmetrica

I circadori anu uttenutu a rifrazione negativa asimmetrica sfruttendu una struttura abbastanza simplice di u materiale, chì hè custituita da una successione di micro-cavità in forma di L incisa nantu à una strata di arsenidu di galiu.

Per creà u metamateriale, tecniche avanzate di nanofabricazione sò state aduprate in i laboratori Nest di Cnr-Nano è Scuola Normale partendu da materiali pruduciutu da Giorgio Biasiol à Cnr-Iom. U campionu hè statu dopu pruvatu cù onde meccaniche da u gruppu di ricerca di Paulo Santos (Istitutu Paul Drude) chì hà una cumpetenza ricunnisciuta in u mondu in misurazioni meccaniche d'alta frequenza di sistemi di stati solidi. Grâce aux simulations aux éléments finis menées par Alessandro Pitanti, il a été possible d'interpréter les résultats et le comportement asymétrique de la réfraction.

Alte frequenze

L'scelta di operà à frequenze alte cù onde di l'ordine di GHz hè una altra novità, è ancu una sfida tecnica considerable. "Hè una gamma chì hè sempre pocu esplorata, ma d'interessu assolutu è di rilevanza in settori cum'è e tecnulugia 4G è 5G è ancu per i sistemi di cumunicazione quantistica emergenti", spiega Zanotto. "L'usu di risonatori meccanichi d'alta frequenza per l'implementazione di sensori termomeccanici per i raggi infrarossi hè ancu prevedibile per u futuru".

"U risultatu hè un passu impurtante versu u cuntrollu cumpletu di l'onda meccanica, postu chì ci permette di distingue, per esempiu, l'onda chì arrivanu da a manca da quelli chì arrivanu da a diritta" "In modu più generale, stu risultatu pò ancu esse usatu per l'onda bassa. meccanica di frequenza”, cuntinueghja Simone Zanotto, “In principiu, cù un semplice ‘rescaling’ di u metamateriale pò truvà applicazione, per esempiu, ancu in a deviazione di l'onda sismica per prutege l'edifizii. "Un altru orizzonte hè di incorpore emettitori / sensori quantistici - à questu livellu, i nostri sistemi puderanu ghjucà un rolu impurtante in e piattaforme future per l'informatica quantistica è a cumunicazione.

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