Laboratorio di Antenne e Materiali Speciali

Presso il Laboratorio di Ricerca di Antenne e Materiali Speciali vengono svolte attività di ricerca di elettromagnetismo applicato con particolare riferimento al progetto di antenne e alle applicazioni dei metamateriali. Il laboratorio può contare su importanti collaborazioni a livello internazionale con altri laboratori di ricerca avanzati (Advanced Science Research Centre, NY, USA; US Office of Naval Research, USA; US Army Research Laboratory, USA; Aalto University, Finland; University of Pennsylvania, USA; Michigan State University, USA; European Space Agency, EU; ecc.) ed industrie che operano nel settore delle telecomunicazioni, dell’aerospazio e della difesa (Leonardo- Finmeccanica, Huawei, Telecom Italia, Elettronica SpA, ecc.) La strumentazione disponibile in laboratorio permette di fabbricare e caratterizzare antenne filari e stampate, metamateriali e metasuperfici operanti alle radio-frequenze ed alle microonde.

Principali attività di ricerca:

• progetto di antenne e allineamenti di antenne per sistemi wireless e di comunicazioni mobili(smartphone e stazioni radio base), sistemi RADAR avionici, terrestri e per applicazioni nell’automotive, sistemi per comunicazioni spaziali e satellitari, sistemi di broadcast radio- TV, identificazione a radio-frequenza;
• modellistica elettromagnetica e progetto di dispositivi operanti alle microonde e alle frequenze ottiche basati sull’impiego di materiali elettromagnetici artificiali, metamateriali e metasuperfici;
• progetto di mantelli per l’invisibilità elettromagnetica per antenne a microonde per ridurre l’interferenza ed aumentare il numero di radiatori presenti in installazioni terrestri e spaziali;
• progetto di mantelli per l’invisibilità elettromagnetica di oggetti in movimento (Doppler cloak) e relativa implementazione utilizzando metamateriali e metasuperfici modulati nel tempo (e nello spazio);
• progetto di mantelli per l’invisibilità elettromagnetica con funzionalità che dipendono dalla potenza incidente e dalla forma d’onda del campo elettromagnetico;
• progetto di dispositivi per l’invisibilità elettromagnetica operanti alle frequenze ottiche e relative applicazioni nel campo della microscopia ottica a scansione, della manipolazione delle forze ottiche su nano-particelle e oggetti in sistemi a bassa gravitazione;
• progetto di meta-reticoli per la riflessione e rifrazione anomala del campo elettromagnetico e relative applicazioni nei sistemi di antenne;
• progetto di strutture risonanti per aumentare considerevolmente la trasmissione da aperture elettricamente piccole e relative applicazioni nelle punte per la microscopia ottica a scansione, nello sviluppo di memorie ottiche ad elevata capacità e nella foto-litografia di precisione;
• progetto di antenne miniaturizzate caricate con metamateriali;
• metodi numerici avanzati per l’analisi elettromagnetica efficiente di antenne e dispositivi caricati con i metamateriali.

English version

At the Antennas and Special Material Research Laboratory we develop research activities in the field of applied electromagnetics with particular reference to the antenna design and metamaterial applications. The lab can count on relevant international collaborations with advanced research laboratories (Advanced Science Research Centre, NY, USA; US Office of Naval Research, USA; US Army Research Laboratory, USA; Aalto University, Finland; University of Pennsylvania, USA; Michigan State University, USA; European Space Agency, EU; etc.) and companies operating in the telecommunication, aerospace, and defense market (Leonardo-Finmeccanica, Huawei, Telecom Italia, Elettronica SpA, etc.) The lab is equipped with the facilities needed to fabricate and characterize linear/printed antennas, metamaterials and metasurfaces operating at radio and microwave frequencies.

Main research activities:

• design of antennas and antenna arrays for wireless and mobile communication systems(smartphones and radio base stations), avionic, terrestrial, and automotive RADAR systems, space and satellite communication systems, radio and TV broadcasting systems, radio- frequency identification;
• electromagnetic modelling and design of microwave and optical components based on artificial electromagnetic materials, metamaterials, metasurfaces;
• design of invisibility cloaks for microwave antennas to reduce the mutual interference and increase the number of radiators installed in terrestrial and space platforms;
• design of invisibility cloaks for objects in motion (Doppler cloak) and related implementation using (space-) time-modulated metamaterials and metasurfaces;
• design of invisibility cloaks with power and waveform selectivity;
• design of invisibility cloaks working at optical frequencies and relative applications in near-field scanning optical microscopes and in the manipulation of optical forces exerted on nanoparticles and in low-gravity systems;

• design of metagratings to achieve anomalous reflection and refraction of the electromagnetic field and related applications in antennas;
• design of resonating structures to dramatically enhance transmission through electrically small apertures and related applications in NSOM tips, in the development of high-capacity optical memories, and in precision photo-lithography;
• design of miniaturized antennas based on metamataterials;
• advanced numerical methods for the efficient electromagnetic analysis of antennas andmetamaterial-based components.