Il presente progetto di ricerca propone la progettazione, la micro-fabbricazione e la caratterizzazione di una nuova tipologia di assorbitori elettromagnetici flessibili e quindi possibilmente indossabili, ottenuti tramite l¿ausilio di tecnologie metamateriali. La banda spettrale di lavoro comprende sia le microonde ma anche e soprattutto le frequenze dei terahertz (THz) che risultano essere adatte per la sintesi di nuove classi di dispositivi, come ad esempio rivelatori non distruttivi per indagini non invasive nei campi della medicina e della sicurezza. Il dispositivo che vogliamo sintetizzare si compone dei tre strati classici che compongono un assorbitore elettromagnetico, ovvero l¿alternanza metallo-dielettrico-metallo, il tutto sostenuto da un supporto flessibile: nel nostro caso come dielettrico è stata scelta la polyimide depositata su di uno specchio metallico, il quale sostiene un risuonatore ad anello elettrico a simmetria rotazionale nella parte più esterna del dispositivo; come supporto flessibile noi vorremmo porre un ulteriore film di polyimide in modo da fornire al dispositivo l¿elasticità e la maneggiabilità desiderate.
Nell¿attuale stato dell¿arte non si trovano molti esempi di dispositivi simili: una prima realizzazione e caratterizzazione di un dispositivo flessibile in banda-T è stata proposta da Zhao et al. nel 2014 [2], nel lavoro essi hanno apportato alcune modifiche all¿MMA presentato da Landy et al. [3]. Ponendo la struttura su un supporto di polyimide tra uno strato di arseniuro di gallio e uno di oro in modo da donare flessibilità al sistema: in questo caso le misure del campione sono state svolte con un angolo di inclinazione di 45° per via di limitazioni dovute al setup di misura; nel 2017, invece, un modello di MMA flessibile è stato proposto da Chen et al. [1] ma risulta essere puramente teorico.
Rispetto ai lavori citati, le principali innovazioni della nostra ricerca sono le seguenti: la progettazione, attraverso i modelli numerici da noi sviluppati e di cui abbiamo già verificato l¿affidabilità [4, 5], di un dispositivo che mantenga alte prestazioni al variare della polarizzazione e dell¿angolo di incidenza della radiazione THz; la ricerca di materiali non eccessivamente costosi e complessi per la realizzazione del dispositivo, come ad esempio polyimide e alluminio, e un flusso di fabbricazione compatibile con i processi standard in uso per la micro-elettronica in modo tale da abbattere i costi di produzione di eventuali prototipi e, infine, un innovativo setup di misura, il quale si presenta come un evoluzione di quello utilizzato nel lavoro [5] in modo tale da studiare il campione a diversi angoli di incidenza al fine di verificarne un possibile utilizzo come schermatura di diversi oggetti.
Riferimenti Bibliografici
[1] Zhao, X., et al. "Design, fabrication and characterization of tunable perfect absorber on flexible substrate." Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2014 IEEE 27th International Conference on. IEEE, 2014
[2] Chen, X. R., et al. "A Flexible Metamaterial Terahertz Perfect Absorber." IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 281. No. 1. IOP Publishing, 2017.
[3] Landy, N. I., et al. "Perfect metamaterial absorber." Physical review letters 100.20 (2008): 207402.
[4] Astorino, M. D., Frezza, F. & Tedeschi, N. Ultra-thin narrow-band, complementary narrow-band, and dual-band metamaterial absorbers for applications in the THz regime. J. Appl. Phys. 121, 063103 (2017).
[5] Astorino, Maria Denise, et al. "Polarization-maintaining reflection-mode THz time-domain spectroscopy of a polyimide based ultra-thin narrow-band metamaterial absorber." Scientific reports 8.1 (2018): 1985.