Il controllo completo di alcune delle proprietà chiave delle onde luminose, vale a dire la loro polarizzazione e fase, su scala nanometrica è di grande interesse per le tecnologie basate sulla luce come schermi di visualizzazione, e nella raccolta di energia e nella trasmissione dei dati. permetterebbe, Per esempio, la miniaturizzazione dei componenti ottici tradizionali, come lenti, polarizzatori o divisori di raggio, a dimensioni nanometriche. Allo stesso tempo, potrebbe aumentare notevolmente le prestazioni e la risoluzione.

Un nuovo approccio per controllare la propagazione della luce su scala nanometrica prevede l'uso delle cosiddette metasuperfici. Una metasuperficie è una disposizione bidimensionale di particelle nanometriche chiamate nanoantenne. Le loro geometrie e proprietà dei materiali sono sapientemente studiate per interagire con la luce in modo deciso. Progettando tali metasuperfici, è possibile modificare il percorso complessivo della luce e, Per esempio, farlo piegare o mettere a fuoco in un certo punto dello spazio, simile a quello che fanno i prismi o le lenti convenzionali. Nel caso delle metasuperfici, questo accade a distanze che sono 1, 000 volte più piccolo del diametro di un capello umano.

Ricercatori dell'Agenzia per la Scienza, La tecnologia e la ricerca (A*STAR) a Singapore hanno dimostrato che utilizzando nanoparticelle di silicio come nanoantenne, al posto dei metalli utilizzati nelle ricerche precedenti, permette il pieno controllo di un fascio luminoso in ingresso mantenendolo sostanzialmente trasparente, consentendo velocità di trasmissione superiori all'85%. Controllando la distribuzione spaziale delle nanoparticelle di silicio, sono stati in grado di piegare un fascio luminoso con efficienze record di circa il 50%:un livello che potrebbe essere ulteriormente aumentato ottimizzando il sistema.

Quando i metalli furono usati per progettare le nanoantenne, provocavano forti riflessi di luce rendendoli inadatti a dispositivi che trasmettono dati. Il riscaldamento indotto nei metalli ha comportato anche ulteriori perdite nel dispositivo, un grave inconveniente per le applicazioni del mondo reale che richiedono un'elevata efficienza. Silicio, come materiale semiconduttore, supera questi problemi, hanno scoperto i ricercatori di A*STAR.

Mentre la ricerca futura del team si concentrerà sulla creazione di dispositivi commutabili o riconfigurabili, insieme a nuovi materiali in diverse regioni spettrali, la sfida tecnologica sarà quella di sviluppare dispositivi ottici ultrapiatti pienamente attuabili per usi commerciali.