Due recenti lavori sperimentali realizzati nei laboratori del Dipartimento di Fisica, sia in quelli "storici" di Piazzale Tecchio sia presso la nuova struttura di misure THz del Centro Servizi CESMA di San Giovanni a Teduccio, con il contributo di ricercatori dell'Università Federico II, mostrano i progressi compiuti nei campi combinati dei metamateriali e della regione THz dello spettro elettromagnetico (0.1 - 10 THz),  I risultati delle ricerche su i due argomenti di frontiera e di interesse dal punto di vista sia della ricerca di base sia delle nuove tecnologie, sono apparsi sulla rivista Scientific Reports del gruppo Nature.

I metamateriali sono strutture artificiali le cui proprietà elettromagnetiche, acustiche, termiche sono realizzate "a tavolino" attraverso un'attenta fase di progettazione, e possono presentare proprietà "esotiche" o impossibili da realizzare in natura (come ad esempio la rifrazione negativa). L'unità base di un metamateriale è la sua cella spaziale (il "meta-atomo"), che ne determina le proprietà collettive. Le onde T (dove T sta per THz), con lo sviluppo di tecniche sempre più efficienti nella generazione e rivelazione del segnale, stanno ricevendo una crescente attenzione da parte dei ricercatori e dell'industria in quanto uniscono caratteristiche estremamente interessanti per i risvolti applicativi. Innanzitutto occupano una regione relativamente inesplorata (e poco sfruttata) dello spettro elettromagnetico, sono biologicamente non invasive e al contempo penetrano in materiali otticamente non trasparenti quali tessuti e plastiche, e infine presentano una elevata risoluzione spaziale.

Il primo lavoro riguarda un nuovo paradigma nel campo dei metamateriali THz, ovvero la loro "digitalizzazione". Mentre i metamateriali "classici" sono normalmente progettati per manipolare il segnale spettrale in ampiezza, i metamateriali "digitali" operano sulla variazione relativa di fase, discriminando tra la risposta di meta-atomi con valori diversi (0 o pi-greco) e trattandoli alla stregua di "bit" di informazione (0 o 1). La ricerca è frutto di una collaborazione tra la Federico II (Dipartimento di Fisica, CNR e INFN), l'Università del Sannio (Dipartimento di Ingegneria, prof. V. Galdi) e l'Università Southeast in Nanjing, Cina (State Key Laboratory, prof. T. J. Cui). Le applicazioni sono tantissime, dalla riduzione o soppressione della "firma" radar (con implicazioni in diverse aree strategiche) allo sviluppo di nuovi dispositivi programmabili nel campo delle telecomunicazioni ad altissime frequenze.

Gianpaolo Papari e Antonello Andreone del Dipartimento di Fisica e Can Koral della Sezione di Napoli dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sono gli autori del secondo lavoro che riguarda i metamateriali plasmonici. Lo studio in questo caso, realizzato con semplici mezzi, è  indirizzato verso la fisica di base e volto alla comprensione dei meccanismi di eccitazione di onde di superficie (gli SPP, Surface Plasmon Polaritons) all'interfaccia di strutture metallo-dielettriche basate sul concetto di "metagriglia". Possibili applicazioni in questo caso sono il (bio)sensing e l'imaging ad alta risoluzione, tra gli altri, ma la manipolazione degli SPP è in generale un argomento di grande interesse per lo sviluppo della plasmonica THz..