O uso de plasma para controlar microondas para enviar energia direta para um ponto específico é explorado por sua durabilidade em campos elétricos de alta energia e sua estrutura reconfigurável. Feixes de microondas de alta potência, semelhantes aos lasers, pode transmitir energia em altas velocidades por longas distâncias, não afetado pelo vento, gravidade, ou outras forças. Engenheiros aeroespaciais da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign simularam um metamaterial formado a partir de estruturas de plasma para demonstrar seu potencial para sintonizar frequências de microondas.

"Na simulação, focamos em cristais fotônicos de plasma atmosférico - uma estrutura formada por colunas de plasma, cerca de 0,1 a 0,8 milímetros de diâmetro, dispostos em colunas e linhas - pense nisso como uma pequena floresta de plasma bem ordenada. Em última análise, estamos tentando descobrir quais botões girar - densidade de plasma, espaçamento de coluna, raio da coluna - para melhor controlar a frequência de microondas que passa pela estrutura, "disse Matt Paliwoda, um estudante de doutorado que trabalha com o professor associado Joshua Rovey no Departamento de Engenharia Aeroespacial da Universidade de I.

A simulação de Paliwoda se concentrou em prever os intervalos de banda de frequência que proíbem certas frequências de penetrar em um material, mudando a estrutura do material.

"Ele simplesmente bloqueia completamente. Quando você envia um micro-ondas em um material, ele pode passar por ele facilmente, mas também pode ser refletido. Nestes bandgaps, reflete, proibindo a frequência, " ele disse.

"Quando você dedilha uma corda de violão, ele vibra em uma certa frequência, que depende do comprimento da corda, "Paliwoda disse." Para mudar a frequência, você pode colocar um clipe em uma das pontas da corda para encurtar o comprimento da vibração e evitar que ela vibre em outras frequências. No caso do plasma, o espaçamento entre as colunas é a nossa corda, onde a energia de microondas pode oscilar, enquanto as colunas de plasma são as extremidades fixas da corda. Desta maneira, a estrutura do plasma permite que a energia de microondas oscile em certos comprimentos de onda - certas frequências - e bloqueia outros. "

O arranjo ou estrutura do material pode determinar como a energia de microondas é refratada e direcionada para um alvo. Ele disse que os cristais fotônicos e os metamateriais têm propriedades eletromagnéticas não encontradas em materiais naturais.

A energia dirigida pode ser usada em aplicações militares, mas Paliwoda disse que também pode ser usada para recarregar satélites no espaço ou possivelmente para mover satélites para uma órbita mais alta.

Paliwoda é bacharel em ciências pela Universidade de Washington, e um mestrado na Universidade de Ciência e Tecnologia de Missouri, quando Rovey estava na faculdade lá.

"Eu estava interessado no uso de atuadores de plasma em uma asa, mas quando cheguei em Illinois, Eu realmente desci a toca do coelho e comecei a mergulhar em alguns dos eletromagnéticos dos metamateriais. Eu fiz uma série de cursos de microondas e também um curso de ondas de plasma, então pretendo continuar trabalhando nesta área de energia dirigida, se não especificamente com cristais fotônicos de plasma, " ele disse.

O estudo, "Controle de bandgap de espaço de parâmetros múltiplos de cristal fotônico de plasma atmosférico reconfigurável, "escrito por Matthew C. Paliwoda e Joshua L. Rovey aparece em Física dos Plasmas .