Ricerc@Sapienza

Negli ultimi anni sono stati studiati estensivamente i diversi meccanismi ottici che la natura impiega per interagire con la radiazione incidente e creare effetti cromatici straordinari. Il campo di ricerca denominato biomimetica ha subito eccezionali progressi sia teorici che sperimentali. In particolare, da questi studi, emerge il risultato che l'utilizzo combinato di ordine e disordine in strutture fotoniche complesse, come ad esempio le scaglie delle ali delle farfalle oppure la pelle dei camaleonti, consente il design di nuovi dispositivi ottici e lo sviluppo di micro- e nano-strutture con proprietà spettrali altamente specializzate.
In questo progetto, prendendo ispirazione e motivazione da quello che la natura fa nel visibile, miriamo ad un obiettivo generale: la progettazione di strutture ibride, disordinate e periodiche, per il conseguimento di proprietà spettrali tunabili nell'infrarosso vicino e medio.
La sinergia di due approcci così diversi, random e periodico, può infatti generare eccezionali opportunità per la progettazione di nuovi materiali alla micro- e nanoscala, aprendo la strada a diverse promettenti applicazioni nell'ingegnerizzazione della emissione di radiazione infrarossa, la sensoristica e molte altre. La forte selettività spettrale risultante dall'utilizzo di strutture periodiche e l'allargamento dell'angolo di emissione determinato dai sistemi random, è solo un esempio di un effetto che può scaturire da questa complessa interazione.
In particolare, svilupperemo la progettazione di metamateriali polari ad inclusioni orientate (random) abbinate a sistemi periodici mono- o bidimensionali attraverso l'implementazione di tecniche di modellazione, quali estensioni delle tecniche di omogeneizzazione classiche (la teoria di Maxwell Garnett e lo studio dei sistemi percolativi), in combinazione con i metodi per strutture periodiche uni- (matrici di trasferimento) e bi-dimensionali (calcolo nel dominio del tempo delle differenze finite FDTD).