Учёные приручили свет с помощью двойной метаповерхности: новая технология перевернёт науку

То, что раньше требовало тонну гранита, теперь помещается на кончике иглы. Американские учёные из Гарварда совершили технологический прорыв: они создали двухслойную метаповерхность — ультратонкую наноструктуру, способную управлять светом с точностью, недоступной обычной оптике.

Что такое метаповерхности — и почему это так важно?

Всё, что вы видите через камеры, очки виртуальной реальности или телескопы, работает благодаря линзам и зеркалам. Обычно это стекло, изогнутое и тяжёлое. Но почти десять лет назад в Гарварде придумали, как "сплющить" линзу до толщины пленки — и сделать её из наноструктур, управляющих светом на уровне атомов. Эти структуры, называемые метаповерхностями, дали старт революции в оптике.

Метаповерхности уже используются в смартфонах, медицинских эндоскопах и даже искусственных глазах. Однако до сих пор у них были ограничения, особенно в том, как они справляются с поляризацией света (его направленностью).

Два слоя — в два раза больше контроля

Теперь команда под руководством профессора Федерико Капассо пошла дальше и разработала двухслойную метаповерхность. Это две плёнки с разными типами наноантенн, каждая из которых по-своему управляет лучом света. Они действуют независимо, но работают синхронно — почти как оркестр, в котором каждый инструмент знает свою партию.

По словам исследователей, это "высший пилотаж нанотехнологий". Теперь они могут управлять сразу несколькими свойствами света: длиной волны, фазой и поляризацией — причём гораздо точнее, чем с помощью любых предыдущих решений, пишет inovacao tecnologica.

Зачем это нужно?

Для демонстрации они воспроизвели сложную оптическую установку — обычно для этого требуется несколько больших зеркал и волновых пластин, установленных на виброизолирующем столе из гранита. Своё же устройство они уместили на крошечной поверхности.

Но это только начало. Учёные уже работают над многослойными метаповерхностями, которые смогут захватывать и преобразовывать свет во всём видимом и инфракрасном спектре. Это может привести к новому поколению оптики: от миниатюрных телескопов до устройств для квантовой связи.

Уточнения

Нау́ка (праслав *na- + *učiti — учить, выкнуть) — деятельность, направленная на выработку и систематизацию объективных знаний о действительности.