I ricercatori hanno sviluppato un nuovo dispositivo basato sulla metasuperficie in grado di produrre più immagini olografiche distinte a seconda del mezzo circostante e della lunghezza d'onda della luce utilizzata. La capacità di memorizzare informazioni recuperabili solo con il giusto set di chiavi, come una certa lunghezza d'onda della luce combinata con condizioni di bagnato, potrebbe essere ulteriormente sviluppata per progettare dispositivi di crittografia semplici ma efficaci.

"Le nostre nuove metasuperfici forniscono una lettura immediata e semplice dell'ambiente che circonda la superficie del dispositivo", ha affermato il leader del team di ricerca Andrea Di Falco dell'Università di St. Andrews nel Regno Unito. "Oltre alle applicazioni di crittografia, questa potrebbe essere utilizzata come un sensore di umidità o come parte di più complessi sistemi biomedici basati sulla luce."

In Optics Express , i ricercatori dimostrano un dispositivo che rivela una farfalla olografica con luce a 705 nm in condizioni asciutte e un bruco quando la luce a 750 nm è combinata con condizioni di bagnato. Quando la luce a 660 nm viene utilizzata in condizioni asciutte, entrambe le immagini sono visibili. La risposta selettiva delle metasuperfici può essere adattata per funzionare con varie condizioni preprogrammate.

"I nostri dispositivi olografici contribuiscono allo sforzo mondiale per sviluppare la fisica e le applicazioni delle metasuperfici fotoniche, che sono uno degli strumenti fotonici più versatili a disposizione dei ricercatori per codificare e manipolare le informazioni usando la luce", ha affermato Di Falco.

Metasuperfici multifunzionali

Il nuovo lavoro fa parte del continuo sforzo del team Di Falco per lo sviluppo di metasuperfici fotoniche che operano nel campo del visibile e possono essere utilizzate per applicazioni biomediche, che spesso coinvolgono ambienti umidi.

"Le metasuperfici olografiche sono particolarmente interessanti perché possono essere utilizzate per fornire informazioni complesse producendo immagini che possono essere interpretate immediatamente, senza la necessità di strati aggiuntivi", ha affermato Di Falco. "Siamo particolarmente interessati all'integrazione di diverse funzionalità fotoniche in un unico dispositivo."

Le metasuperfici olografiche possono creare immagini dettagliate che dipendono dalle proprietà della luce che riflettono o trasmettono. Per creare metasuperfici olografiche che codificano più di un'immagine, i ricercatori hanno utilizzato due tipi di metaatomi, che agiscono come pixel. Un tipo di metaatomo riflette la luce di una lunghezza d'onda specifica solo in condizioni asciutte, mentre l'altro ha un'elevata riflettività solo quando viene utilizzata una lunghezza d'onda diversa in condizioni di bagnato.

"Abbiamo progettato una geometria del metaatomo risonante relativamente semplice che migliora la risposta della metasuperficie olografica alle condizioni ambientali", ha affermato Di Falco. "Questo è un modo efficace per utilizzare l'indice di rifrazione del mezzo circostante come un ulteriore grado di libertà che consente il multiplexing di informazioni codificate nella metasuperficie."

Dimostrazione di immagini distinte

I ricercatori hanno valutato la risposta delle metasuperfici olografiche misurando quantitativamente la loro efficienza per diverse lunghezze d'onda nell'aria e nell'acqua. Le metasuperfici hanno prodotto un ottimo contrasto tra le immagini, con poca diafonia. In altre parole, era visibile solo un'immagine per ogni set di parametri, il che dimostrava la codifica delle informazioni a due livelli.

Successivamente, i ricercatori intendono aumentare la selettività dei metaatomi per creare metasuperfici che distinguano tra diversi media che hanno proprietà ottiche molto simili. Questo potrebbe essere utilizzato per creare sensori olografici che producono immagini diverse se esposti a diverse concentrazioni di una particolare sostanza. + Esplora ulteriormente

Le metasuperfici controllano la luce polarizzata a piacimento