Les antennes captent les ondes radio, une forme de rayonnement électromagnétique, de l'air et convertir l'énergie en signaux électriques qui alimentent les télécommunications modernes. Ils peuvent également convertir des signaux électriques en ondes radio. Sans antennes, le monde serait un endroit bien différent de ce qu'il est aujourd'hui. Des ingénieurs optiques et des scientifiques comme Anthony J. Hoffman, professeur agrégé au Département de génie électrique de l'Université de Notre Dame, travaillent à tirer parti de ces appareils pour contrôler la lumière au lieu des ondes radio.

Hoffman a concentré ses efforts sur les matériaux de nouvelle génération, technologies et dispositifs pour la lumière infrarouge. Le plus souvent associé à la vision nocturne, la lumière infrarouge a de nombreuses utilisations dans la détection et la détection optiques. Les antennes optiques permettent aux ingénieurs de contrôler la façon dont la lumière interagit avec les matériaux et peuvent localiser la lumière à des dimensions inférieures à la longueur d'onde pour une utilisation avec de nombreux dispositifs à l'échelle nanométrique d'aujourd'hui.

Le papier, intitulé "Antennes multimodes monochromatiques sur des matériaux Epsilon-Near-Zero, " récemment publié dans Matériaux optiques avancés , décrit une classe spéciale de matériaux optiques qui peuvent considérablement modifier les propriétés des antennes optiques. Ce « contrôle » des propriétés ouvre la porte à de nouvelles façons de concevoir des antennes optiques.

Hoffman et ses co-auteurs—Kaijun Feng, Junchi Lu et Owen Dominguez, tous les étudiants diplômés en génie électrique à Notre Dame, avec Daniel Wasserman, professeur agrégé de génie électrique et informatique, et étudiant diplômé Leland Nordin, tous deux de l'Université du Texas à Austin - ont travaillé en grande partie dans deux installations du campus (l'installation de nanofabrication de Notre Dame et l'installation d'imagerie intégrée de Notre Dame) pour concevoir, fabriquer et démontrer des antennes optiques en utilisant un matériau epsilon-near-zero (ENZ).

Les matériaux ENZ offrent des phénomènes uniques, y compris l'ingénierie du front d'onde, un entonnoir de lumière amélioré à travers des ouvertures sous-longueur d'onde, extension d'ordre de grandeur de la longueur d'onde locale dans les structures de guidage d'ondes, et l'absorption spectralement sélective et les émissions thermiques. La construction d'antennes optiques sur un matériau ENZ a permis à l'équipe de concevoir et de démontrer un multimode, antenne presque monochromatique, une nouvelle classe d'antennes optiques, qui pourrait avoir une utilité dans la détection, imagerie, l'optoélectronique infrarouge et les applications de contrôle des émissions thermiques. Il offre également le potentiel de nouveaux types de dispositifs optiques.

Hoffmann, membre affilié du Center for Nano Science and Technology, et son équipe travaillent actuellement à incorporer leurs antennes optiques dans des dispositifs semi-conducteurs afin d'améliorer l'interaction entre la lumière et les matériaux semi-conducteurs, créant ainsi la prochaine génération de sources infrarouges.