L'utilisation du plasma pour contrôler les micro-ondes pour projeter de l'énergie directe vers un point spécifique est explorée pour leur durabilité dans les champs électriques à haute énergie et leur structure reconfigurable. Faisceaux micro-ondes haute puissance, semblable aux lasers, peut transmettre de l'énergie à grande vitesse sur de longues distances, non affecté par le vent, la gravité, ou d'autres forces. Les ingénieurs aérospatiaux de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont simulé un métamatériau formé à partir de structures de plasma pour démontrer son potentiel à régler les fréquences micro-ondes.

« Dans la simulation, nous nous sommes concentrés sur les cristaux photoniques de plasma atmosphérique - une structure formée par des colonnes de plasma, environ 0,1 à 0,8 millimètres de diamètre, disposées en colonnes et en rangées - pensez-y comme une minuscule forêt de plasma soigneusement ordonnée. Finalement, nous essayons de trouver quels boutons tourner—densité du plasma, espacement des colonnes, rayon de la colonne - pour contrôler au mieux la fréquence micro-onde traversant la structure, " a déclaré Matt Paliwoda, un étudiant au doctorat travaillant avec le professeur agrégé Joshua Rovey au département de génie aérospatial de l'U of I.

La simulation de Paliwoda s'est concentrée sur la prédiction des bandes interdites de fréquences qui interdisent à certaines fréquences de pénétrer dans un matériau, en changeant la structure matérielle.

"Cela le bloque complètement. Lorsque vous envoyez un micro-ondes sur un matériau, il peut le traverser facilement, mais cela peut aussi se refléter. À ces bandes interdites, il reflète, interdire la fréquence, " il a dit.

"Quand tu pinces une corde de guitare, il vibre à une certaine fréquence, qui dépend de la longueur de la chaîne, " dit Paliwoda. " Pour changer la fréquence, vous pouvez mettre un clip à une extrémité de la corde pour raccourcir la longueur de vibration et l'empêcher de vibrer à d'autres fréquences. Dans le cas du plasma, l'espacement entre les colonnes est notre chaîne où l'énergie micro-ondes peut osciller tandis que les colonnes de plasma sont les extrémités fixes de la chaîne. De cette façon, la structure du plasma permet à l'énergie micro-ondes d'osciller à certaines longueurs d'onde - certaines fréquences - et en bloque d'autres."

L'agencement ou la structure du matériau peut déterminer comment l'énergie des micro-ondes est réfractée et dirigée vers une cible. Il a déclaré que les cristaux photoniques et les métamatériaux ont des propriétés électromagnétiques que l'on ne trouve pas dans les matériaux naturels.

L'énergie dirigée peut être utilisée dans des applications militaires, mais Paliwoda a déclaré qu'elle pourrait également être utilisée pour recharger des satellites dans l'espace ou éventuellement pour déplacer des satellites sur une orbite plus élevée.

Paliwoda a obtenu un baccalauréat ès sciences de l'Université de Washington, et une maîtrise à l'Université des sciences et technologies du Missouri, quand Rovey était à la faculté là-bas.

« J'étais intéressé par l'utilisation d'actionneurs à plasma au-dessus d'une aile, mais quand je suis arrivé dans l'Illinois, Je suis vraiment descendu dans le terrier du lapin et j'ai commencé à plonger dans l'électromagnétisme des métamatériaux. J'ai suivi un certain nombre de cours sur les micro-ondes et aussi un cours sur les ondes plasma, Je prévois donc de continuer à travailler dans ce domaine énergétique dirigé, sinon spécifiquement avec des cristaux photoniques plasma, " il a dit.

L'étude, "Contrôle de la bande interdite spatiale à paramètres multiples du cristal photonique plasma atmosphérique reconfigurable, " écrit par Matthew C. Paliwoda et Joshua L. Rovey apparaît dans Physique des plasmas .