Antennes vangen radiogolven op, een vorm van elektromagnetische straling, uit de lucht en zet de energie om in elektrische signalen die de moderne telecommunicatie voeden. Ze kunnen ook elektrische signalen omzetten in radiogolven. Zonder antennes, de wereld zou er heel anders uitzien dan nu. Optische ingenieurs en wetenschappers zoals Anthony J. Hoffman, universitair hoofddocent bij de afdeling Elektrotechniek aan de Universiteit van Notre Dame, werken eraan om deze apparaten te gebruiken om licht te regelen in plaats van radiogolven.

Hoffman heeft zijn inspanningen gericht op materialen van de volgende generatie, technologieën en apparaten voor infrarood licht. Meestal geassocieerd met nachtzicht, infrarood licht heeft veel toepassingen in optische detectie en detectie. Met optische antennes kunnen ingenieurs bepalen hoe licht interageert met materialen en kunnen ze licht lokaliseren tot subgolflengtedimensies voor gebruik met veel van de huidige nanoschaalapparaten.

De krant, getiteld "Monochromatische multimode-antennes op Epsilon-near-zero-materialen, " onlangs gepubliceerd in Geavanceerde optische materialen , beschrijft een speciale klasse optische materialen die de eigenschappen van optische antennes drastisch kunnen veranderen. Deze "controle" van eigenschappen opent de deur voor nieuwe manieren om optische antennes te ontwerpen.

Hoffman en zijn co-auteurs – Kaijun Feng, Junchi Lu en Owen Dominguez, alle afgestudeerde studenten elektrotechniek aan de Notre Dame, samen met Daniel Wasserman, universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek, en afgestudeerde student Leland Nordin, beide van de Universiteit van Texas in Austin - werkten grotendeels in twee campusfaciliteiten (de Notre Dame Nanofabrication Facility en de Notre Dame Integrated Imaging Facility) om te ontwerpen, fabriceren en demonstreren van optische antennes met behulp van een epsilon-near-zero (ENZ) materiaal.

ENZ-materialen bieden unieke fenomenen, inclusief wavefront-engineering, verbeterde lichtgeleiding door subgolflengte-openingen, orde van grootte uitbreiding van de lokale golflengte in golfgeleidende structuren, en spectraal-selectieve absorptie en thermische emissies. Door optische antennes op ENZ-materiaal te bouwen, kon het team een ​​multimode, bijna monochromatische antenne, een nieuwe klasse optische antennes, dat zou kunnen gebruiken bij het voelen, in beeld brengen, infrarood opto-elektronica en thermische emissiecontrole toepassingen. Het biedt ook het potentieel van nieuwe soorten optische apparaten.

Hofman, een aangesloten lid van het Centrum voor Nano Wetenschap en Technologie, en zijn team werken momenteel aan het integreren van hun optische antennes in halfgeleiderapparaten om de interactie tussen licht en halfgeleidermaterialen te verbeteren, waardoor de volgende generatie infraroodbronnen ontstaat.