Una nuova metasuperficie composta da nanodischi di silicio integrati in un cristallo liquido può essere sintonizzata elettricamente attivando e disattivando una tensione. La variazione di tensione cambia l'orientamento delle molecole di cristalli liquidi, che a sua volta modifica la trasmissione ottica della metasuperficie. Credito:Komar et al. Pubblicato da AIP Publishing
(Phys.org)—Gli ologrammi dinamici consentono alle immagini tridimensionali di cambiare nel tempo come un film, ma finora questi ologrammi sono ancora in fase di sviluppo. Lo sviluppo di ologrammi dinamici può ora ottenere un impulso dalla recente ricerca sulle metasuperfici ottiche, un tipo di superficie fotonica con proprietà ottiche sintonizzabili.
In un nuovo studio pubblicato su Lettere di fisica applicata , un team di scienziati dell'Australian National University di Canberra, Australia; Università Friedrich Schiller di Jena a Jena, Germania; e Laboratori Nazionali Sandia ad Albuquerque, Nuovo Messico, NOI, ha dimostrato un nuovo modo di sintonizzare le metasuperfici ottiche.
Una metasuperficie è un foglio sottile costituito da una serie periodica di elementi su scala nanometrica. Le dimensioni esatte di questi elementi sono fondamentali, poiché sono specificamente progettati per manipolare determinate lunghezze d'onda della luce in modi particolari che migliorano le loro proprietà elettriche e magnetiche.
Qui, gli scienziati hanno dimostrato come manipolare una metasuperficie applicando una tensione elettrica. Commutando la tensione di controllo "on" e "off, " i ricercatori potrebbero cambiare la trasmissione ottica della metasuperficie. Ad esempio, potrebbero sintonizzare la trasmissione dal regime opaco a quello trasparente per determinate lunghezze d'onda, ottenendo una variazione di trasmittanza fino al 75%. L'interruttore di tensione potrebbe anche cambiare la fase di determinate lunghezze d'onda fino a 180°.
"Dimostriamo una nuova piattaforma tecnologica che consente la messa a punto di metasuperfici ottiche con ampio contrasto mediante la semplice applicazione di una tensione, "Dragonmir Neshev, un professore di fisica presso l'Australian National University, detto Phys.org . "Dal punto di vista applicativo, aggiunge al significato che il nostro concetto di sintonizzazione si basa su una tecnologia simile a quella utilizzata nei display a cristalli liquidi commerciali, il che faciliterebbe ampiamente la traduzione del nostro concetto in applicazioni del mondo reale di metasuperfici sintonizzabili".
Il modo in cui funziona questa sintonizzazione è che la tensione cambia fisicamente gli elementi della metasuperficie. La metasuperficie è costituita da un reticolo quadrato di nanodischi di silicio del diametro di 600 nm incorporati in un cristallo liquido. Quando la tensione è "off, " le molecole allungate del cristallo liquido giacciono parallele alla metasuperficie. L'attivazione della tensione riorienta le molecole del cristallo liquido in modo che si alzino perpendicolarmente alla metasuperficie. Le onde luminose interagiscono con la metasuperficie in modo diverso a seconda dell'orientamento del cristallo liquido .
Sebbene siano stati suggeriti altri metodi di ottimizzazione della metasuperficie, questi hanno vari inconvenienti, come ad esempio che funzionano lentamente e richiedono un'assistenza che li rende poco pratici per applicazioni immediate. Poiché la nuova metasuperficie regolabile elettricamente funziona in modo rapido e semplice, i ricercatori si aspettano che il metodo possa avere un'ampia varietà di applicazioni, inclusi ologrammi dinamici, imaging sintonizzabile, e sterzo attivo del fascio.
"Per quanto riguarda una visione o ispirazione a lungo termine per lo sviluppo di dispositivi olografici dinamici, possiamo guardare quasi tutti i film di fantascienza, " Ha detto Neshev. "La maggior parte di loro dispone di dispositivi olografici di interazione uomo-macchina per scopi di visualizzazione e comunicazione, dove l'ologramma si sposta e cambia nel tempo in base all'input dell'utente.
"Anche se siamo ancora lontani da questo obiettivo, un'applicazione realistica a medio termine delle nostre metasuperfici sono lenti sintonizzabili per applicazioni di microscopia laser e beam shaper con funzionalità avanzate, come la risposta selettiva alla polarizzazione. Lo sterzo attivo del raggio o la modellatura del raggio potrebbero essere applicati nelle comunicazioni o come componenti nelle configurazioni di laboratorio ottico".
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