La prossima generazione di dispositivi elettronici, che vanno da monitor per la salute personale e cuffie per realtà aumentata a strumenti scientifici sensibili che si troverebbero solo in un laboratorio, probabilmente incorporerà componenti che utilizzano l'ottica della metasuperficie, secondo Andrei Faraon, professore di fisica applicata nella divisione di ingegneria e scienze applicate del Caltech. L'ottica della metasuperficie manipola la luce in modo simile a come potrebbe una lente:piegarsi, messa a fuoco, o riflettendolo, ma fallo in un modo finemente controllabile usando strutture microscopiche accuratamente progettate su una superficie altrimenti piatta. Ciò li rende entrambi compatti e finemente sintonizzabili, qualità attraenti per i dispositivi elettronici. Però, gli ingegneri dovranno superare diverse sfide per renderli diffusi.

La maggior parte dei sistemi ottici richiede più di una singola metasuperficie per funzionare correttamente. Nei sistemi ottici basati su metasuperfici, la maggior parte del volume totale all'interno del dispositivo è solo spazio libero attraverso il quale la luce si propaga tra i diversi elementi. La necessità di questo spazio libero rende l'intero dispositivo difficile da ridimensionare, mentre l'integrazione e l'allineamento di più metasuperfici in un singolo dispositivo può essere complicato e costoso.

Per superare questo limite, il gruppo Faraon ha introdotto una tecnologia chiamata "ottica metasuperficiale piegata, " che è un modo per stampare più tipi di metasuperfici su entrambi i lati di un substrato, come il vetro. In questo modo, il substrato stesso diventa lo spazio di propagazione della luce. Come prova del concetto, il team ha utilizzato la tecnica per costruire uno spettrometro, che è uno strumento scientifico per suddividere la luce in diversi colori, o lunghezze d'onda, e misurando le loro intensità corrispondenti. (Gli spettrometri sono utilizzati in una varietà di campi; per esempio, in astronomia sono usati per determinare la composizione chimica delle stelle in base alla luce che emettono.) Lo spettrometro costruito dal team di Faraon è spesso 1 millimetro ed è composto da tre metasuperfici riflettenti poste una accanto all'altra che si dividono e riflettono la luce, e infine focalizzarlo su un array di rivelatori. Il design è descritto in un articolo pubblicato da Comunicazioni sulla natura il 10 ottobre.

Uno spettrometro compatto come quello sviluppato dal gruppo Faraon ha una varietà di usi, anche come sistema di misurazione della glicemia non invasivo che potrebbe essere prezioso per i pazienti diabetici. La piattaforma utilizza più elementi di metasuperficie che vengono fabbricati in un unico passaggio, così, generalmente, fornisce un potenziale percorso verso sistemi ottici complessi ma poco costosi.

Il documento è intitolato "Spettrometro metasuperficiale piegato compatto".