Studio Univaq: forma all’acqua per controllare le onde elettromagnetiche

Non servono materiali complessi: per controllare le onde elettromagnetiche può bastare dare forma all’acqua. È quanto dimostra uno studio pubblicato sulla rivista Newton (Cell Press), realizzato da Alessandra Contestabile, Angelo Galante, Giuseppe Castaldi, Angela Capocefalo, Marcello Alecci, Vincenzo Galdi e Carlo Rizza, tra Università dell’Aquila e Università del Sannio.

La ricerca si basa sulle risonanze di Mie, fenomeni che descrivono come la luce interagisce con particelle molto piccole. Finora queste proprietà sono state sfruttate soprattutto in metamateriali costituiti da molti elementi, il cui comportamento è limitato dalla complessità della struttura.

Il nuovo risultato cambia prospettiva: i ricercatori mostrano che una singola sfera dielettrica può essere progettata per ottenere proprietà magnetiche su misura. L’idea è stata testata nel regime delle microonde utilizzando semplicemente un guscio sferico d’acqua: è proprio la forma geometrica data all’acqua a determinare il comportamento elettromagnetico.

«Modificando la forma dell’acqua riusciamo a controllare le risonanze e quindi la risposta magnetica del sistema – spiegano gli autori -. Questo permette di superare i limiti dei metamateriali tradizionali e di lavorare a scale profondamente sub-lunghezza d’onda».

Il dispositivo può essere progettato per ottenere diversi valori della permeabilità magnetica, il parametro che descrive la risposta magnetica del sistema. È possibile ottenere valori inusuali della permeabilità, anche negativi, molto maggiori di uno o prossimi allo zero.

La possibilità di controllare le onde elettromagnetiche attraverso questo nuovo approccio apre nuove prospettive applicative, dalla risonanza magnetica per imaging biomedico alle tecnologie per telecomunicazioni e nel campo della nanofotonica.