Le superfici Meta guidano arbitrariamente RF, luce o suono

"Le soluzioni esistenti per il controllo della riflessione delle onde hanno una bassa efficienza o un'implementazione difficile", ha affermato la ricercatrice Aida Ana Díaz-Rubio. "Abbiamo risolto entrambi questi problemi. Non solo abbiamo trovato un modo per progettare meta-superfici ad alta efficienza, ma possiamo anche adattare il design per diverse funzionalità. Queste meta-superfici sono una piattaforma versatile per il controllo arbitrario della riflessione. "

Le superfici sono state soprannominate meta-specchi e la chiave per crearle è l'applicazione di una nuova fisica che descrive la riflessione in base alle caratteristiche della superficie sotto-lunghezza d'onda.

"È stato solo di recente che la fisica di questa trasformazione ondulatoria da parte delle meta-superfici è stata correttamente compresa. È stato dimostrato teoricamente che le proprietà non locali, richieste per riflessioni ad alta efficienza in direzioni arbitrarie, possono essere, in linea di principio, realizzate mediante un'ingegnosa ingegneria del profilo di reattanza superficiale, "secondo il giornale"Metamirrori conformi al flusso di potenza per riflessioni di onde ingegneristiche'(Disponibile gratuitamente per intero) che descrive il lavoro in Science Advances.

Secondo il team, non vi è alcuna dispersione parassitaria, né alcun bisogno di campi evanescenti vicino alla meta-superficie: i campi davanti al meta-specchio sono combinazioni del piano di propagazione desiderato che si allontana dalla superficie e nelle sue vicinanze ravvicinate.

Viste le onde piane che si verificano sulla superficie, quasi tutta l'energia può essere diretta verso un angolo scelto, o ad angoli, determinati da piccole strutture fisse sulla superficie, modellate in base alla frequenza, all'angolo di ingresso previsto e agli angoli di uscita richiesti.

La stessa matematica e teoria ("superfici metriche conformi al flusso di potenza") si applica, indipendentemente dal fatto che le onde siano onde sonore, luminose o radio.

Il documento descrive due meta-specchi, entrambi progettati per riflettere la luce o il suono (se realizzati con un materiale adatto) che arrivano ad angolo retto rispetto alla superficie dello specchio.

Mentre uno specchio standard lo riflette direttamente sul retro, uno degli specchi di esempio riflette l'energia a 70 ° su un lato, e l'altro riflette alcuni a 70 ° su un lato, e il resto a 70 ° sull'altro lato - il quest'ultimo crea uno splitter-beam.

In un proof-of-concept, la situazione di 70 ° -to-one-side è stata progettata per l'uso delle onde sonore a 3kHz, quindi sia modellata che costruita (vedi foto, la geometria dettagliata è descritta nel documento).

L'unità ripetuta stampata in 3D per lo specchio 3kHz è lunga 120 mm e profonda 63 mm (vedi foto) ed è composta da una serie di "tubi" rettangolari di 8mm di profondità variabile - la larghezza di 8 mm di ciascun tubo è inferiore a 0,1λ a 3kHz. L'esperimento fisico ha utilizzato 12 unità ripetute. I risultati sperimentali sono stati d'accordo con i modelli.

"Questo è davvero un risultato eccitante", ha detto Díaz-Rubio. "Abbiamo trovato un modo per progettare un dispositivo del genere e lo testiamo per il controllo delle onde sonore. Inoltre, questa idea può essere applicata ai campi elettromagnetici ".