La passerelle invisible réalisée par le superdiffuseur de métamatériaux des chercheurs. A droite :arrêt de la vague entrante dans la passerelle. Crédit :Ye et al.
Entrer par une porte invisible pour prendre un train à la gare de King's Cross à Londres est une scène fictive renommée de la série Harry Potter. Au cours des dernières décennies, les physiciens ont essayé de produire un effet similaire en concentrant leurs efforts de recherche sur les dispositifs d'illusion.
Les dispositifs d'illusion sont des dispositifs qui peuvent modifier les propriétés optiques des objets pour les faire correspondre à celles d'autres objets virtuels ou les rendre apparemment invisibles, produire une illusion. Les super-diffuseurs et les passerelles invisibles sont deux types courants de dispositifs d'illusion. Les premiers sont conçus pour diffuser la lumière et les seconds pour renvoyer les rayons lumineux à travers une passerelle physique.
D'un point de vue théorique, les super-diffuseurs et les passerelles invisibles ont jusqu'à présent été principalement étudiés dans le contexte de l'optique de transformation et des transformations de géométrie pliée (c'est-à-dire, le visuel, transformation illusoire d'objets en d'autres objets). En réalisant expérimentalement ces dispositifs, cependant, nécessite l'utilisation de métamatériaux avec des propriétés spécifiques (par exemple, une permittivité et une perméabilité négatives) qui peuvent être difficiles à utiliser dans les procédés de fabrication.
Des chercheurs de l'Université de Nanjing et de l'Université de Xiamen en Chine ont récemment utilisé un métamatériau avec une permittivité et une perméabilité simultanément négatives pour créer l'un des premiers grands super-diffuseurs. Dans leur papier, Publié dans Lettres d'examen physique , ils démontrent l'effet de superdiffusion de cet appareil aux fréquences micro-ondes en utilisant la technologie de cartographie de champ.
"La passerelle invisible basée sur une lentille parfaite n'a qu'une seule expérience basée sur un circuit, " Huanyang Chen, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, dit Phys.org. "Notre motivation était de réaliser une véritable passerelle invisible pour les ondes électromagnétiques basée sur une théorie développée précédemment. Nous avons pu terminer ce dispositif dans le laboratoire du professeur Rui-Xin Wu, dix ans après avoir commencé à travailler vers cet objectif."
Les physiciens avaient auparavant été incapables de vérifier l'arrêt de la propagation des ondes et d'autres effets de superdiffusion dans les dispositifs d'illusion. Pour démontrer l'effet de superdiffusion du grand super-diffuseur de métamatériaux qu'ils ont réalisé, Chen et ses collègues ont utilisé la technologie de cartographie de champ à micro-ondes.
"Cette technologie nous a permis d'observer directement la propagation des ondes au sein du super-diffuseur, " Professeur Wu, un autre chercheur impliqué dans l'étude, dit Phys.org. « En utilisant la cartographie des champs de micro-ondes, nous avons observé le modèle d'onde pour un gros objet métallique dont la taille est plus grande que la taille réelle du super-diffuseur et la propagation d'onde interdite dans une grande passerelle qui comprend un super-diffuseur en métamatériau."
Les découvertes recueillies par cette équipe de chercheurs confirment que la superdiffusion provient de l'excitation des plasmons de surface, une hypothèse introduite dans les articles précédents. En outre, Chen, Le professeur Wu et leurs collègues ont montré qu'une passerelle invisible pouvait arrêter les ondes électromagnétiques dans un canal d'air avec une largeur beaucoup plus large que la largeur de coupure du guide d'ondes rectangulaire correspondant.
Le récent article publié dans Lettres d'examen physique fournit la première observation directe de l'effet de superdiffusion dans les métamatériaux. Cette observation pourrait à terme inspirer la conception de nouveaux dispositifs d'illusion basés sur un design similaire à celui réalisé par les chercheurs.
"Notre article démontre un cas réel de super-diffusion, mais seulement pour une bande étroite de fréquences de travail, " dit Chen. " De plus, la porte pourrait être commutée d'un état normalement ouvert à un état fermé invisible en réglant le champ magnétique appliqué. Notre travail est susceptible d'inspirer davantage de recherches sur les dispositifs d'illusion pour les micro-ondes. De plus, à l'avenir, il pourrait également être possible d'étendre le concept aux ondes acoustiques ou même aux ondes océaniques. »
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