Ученые разрабатывают плоские, чрезвычайно тонкие графеновые металлы с перестраиваемыми характеристиками

В стремлении к миниатюризации исследователи из Центра интегрированной физики наноструктур Института фундаментальной науки (IBS) в Южной Корее вступили в партнерские отношения с исследователями из Бирмингемского университета и в Корейском институте усовершенствования Наука и технология (KAIST) для создания плоских объективов с толщиной кредитной карты и регулируемыми функциями.

Новые оптические устройства, состоящие из графена и проколотой поверхности золота, могут быть использованы в качестве оптических компонентов для самых современных применений, например, лазеров (например, вихревых фазовых пластин), амплитудно-настраиваемых линз и динамической голографии

Сравнение между обычными линзами и металлами для излучения терагерцового (ТГц) излучения. Металденты ультратонкие (толщиной около 25 мкм), а также очень плоские по сравнению с обычными. Авторы: Институт фундаментальной науки

Metasurfaces – это инновационные 2D-материалы с потенциалом для эффективного регулирования магнитных и электрических компонентов света (и подобных электромагнитных волн) и отклонения их в желаемых направлениях. Регулирование направления луча может выявить увлекательные явления, самым великолепным из которых является «эффект невидимого плаща». В этом случае световые волны ускользают от объекта, тем самым воссоздавая изображение на расстоянии от объекта, подобно проточной речной воде который ускользает от камня.

Исследование, опубликованное в журнале Advanced Optical Materials демонстрирует характеристики метаповерхности, которая функционирует как выпуклая линза. В частности, он формируется с использованием золотого листа, на котором образованы U-образные отверстия размером с микрометр и покрыты графеном. Учитывая тот факт, что форма общих выпуклых линз позволяет фокусировать свет на пятно или мишень, представьте себе увеличительное стекло с возможностью фокусировки светового луча и даже инициировать огонь таким образом, чтобы конкретный рисунок крошечных отверстий металлических предметов функции путем концентрации входящего луча.

Кроме того, микропоры также обладают способностью изменять поляризацию света. В отличие от естественного света, который обычно является неполяризованным до отражения, исследователи применяют циркулярно поляризованные волны или световой пучок, в котором направление электрического поля аналогично спиральному штопору. Этот металл имеет потенциал для преобразования лево-круговой поляризационной волны, которая, по-видимому, против часовой стрелки, если смотреть спереди, в правую круговую поляризацию или по часовой стрелке. Команде удалось достичь коэффициента трансформации 35%. Трансформация круговой поляризации может быть полезна в различных приложениях, таких как телекоммуникации и биозапись.

Чтобы регулировать дополнительные характеристики, команда использовала отличительные электронные свойства графена и приняла их для регулировки амплитуды или интенсивности выходного луча. В этом случае графен действует как экспозиция камеры. В камере механическое управление позволяет размеру и времени открытия конкретного затвора регулировать количество света, проникающего в инструмент. Напротив, эти металлы регулируют экспозицию, применяя электрическое напряжение к листу графена, тем самым избегая необходимости использования громоздких компонентов. При приложении напряжения к графеновому слою выходной луч становится более слабым. « Используя металлы, вы можете сделать микроскопы, камеры и инструменты, используемые в очень чувствительных оптических измерениях, гораздо более компактными – пояснил первый автор Теун-Теун Ким

Металлапы были сформированы в виде электромагнитной волны, известной как терагерцовое излучение, которое находится между микроволновым излучением и инфракрасным излучением. Это излучение обладает способностью проникать через определенные материалы, такие как пластмассы и ткани, но на меньшей глубине при сравнении микроволнового излучения, что делает его пригодным для использования в таких приложениях, как экранирование безопасности и наблюдение.

Хотя обычные оптические линзы имеют толщину от нескольких сантиметров до нескольких миллиметров, этот металл имеет толщину всего в несколько десятков микрометров. Интенсивность фокусированного света можно эффективно контролировать, и он может найти полезные применения в ультрамалых оптических приборах.

Теун-Теун Ким Центр интегрированной физики наноструктур Института фундаментальной науки (IBS), в Южной Корее

Source link