Una nuova pubblicazione in Opto-Electronic Advances offre una panoramica delle metasuperfici dinamiche e dei metadispositivi potenziati dal grafene.

Le metasuperfici, interfacce strutturate a lunghezza d'onda artificiale, mostrano capacità senza precedenti di manipolare le onde elettromagnetiche (EM) che vanno dal visibile ai terahertz e alle frequenze delle microonde.

Nell'ultimo decennio, le metasuperfici statiche e i metadispositivi sono stati ampiamente studiati. A causa della natura passiva dei blocchi costitutivi in ​​generale fatti di metalli e/o dielettrici, tuttavia, le loro funzionalità non possono essere sintonizzate attivamente in situ dopo la fabbricazione, il che ostacola seriamente i loro scenari applicativi come lenti varifocali, olografia dinamica e guida del raggio in LiDAR . Motivati ​​da questi requisiti significativi, gli scienziati hanno lottato per anni per migliorare la sintonizzabilità dinamica delle metasuperfici e l'introduzione di materiali o componenti attivi nelle metasuperfici passive è stata proposta come la prima strategia di pensiero.

Ad oggi, vari materiali attivi e componenti come ossidi conduttivi trasparenti, materiali a cambiamento di fase, materiali 2D (in particolare grafene), diodi varactor, materiali elastici e sistemi microelettromeccanici, sono stati dimostrati teoricamente e sperimentalmente per potenziare l'attivo sintonizzabilità di metasuperfici e metadispositivi mediante l'applicazione di stimoli termici, elettrici, ottici e meccanici esterni, dando origine a una nuova direzione, ovvero metasuperfici e metadispositivi dinamici (ad esempio sintonizzabili, riconfigurabili, programmabili, intelligenti e digitali).

Va notato che, sebbene la ricerca precedente fornisca un'importante fonte di ispirazione per metasuperfici e metadispositivi dinamici, ogni tipo di materiale attivo e componente possiede una serie di caratteristiche uniche, offre opportunità incoraggianti e soffre anche di diversi limiti e sfide. Diversi articoli di revisione pubblicati negli ultimi anni si sono concentrati su quest'area per discutere le questioni sopra menzionate. Tuttavia, è ancora assente una revisione completa delle metasuperfici dinamiche e dei metadispositivi a base di grafene, che sono di uguale e ancor più significativa importanza a causa delle straordinarie proprietà del grafene.

In questo articolo gli autori dividono le metasuperfici dinamiche potenziate dal grafene e i metadispositivi sono divisi in due categorie, ovvero metasuperfici con elementi costitutivi di grafene strutturato e metasuperfici ibride integrate con grafene, come mostrato in Fig. 1. Lo stato dell'arte gli sviluppi nella manipolazione dinamica dello spettro, nella modellatura del fronte d'onda, nel controllo della polarizzazione e nella conversione di frequenza sono altamente elaborati rispettivamente nei campi vicini/lontani e nei modi globali/locali. Vengono inoltre delineate e analizzate le sfide rimanenti e i potenziali sviluppi futuri.

Gli autori ritengono che, a causa dei vantaggi intrinseci dell'impronta compatta, della notevole sintonizzabilità elettrica, del funzionamento a banda larga e ad alta velocità, i materiali 2D simili al grafene e al grafene stiano spingendo le manipolazioni delle onde EM utilizzando le metasuperfici a una nuova altezza:da statica a dinamica, che rivoluzionerà sicuramente le manipolazioni delle onde elettromagnetiche e consentirà future applicazioni commerciali. + Esplora ulteriormente

Metasuperfici a cascata per il controllo dinamico dei fronti d'onda THz