Las capas de invisibilidad tienen menos que ver con la magia que con los metamateriales. Estos materiales diseñados por humanos tienen propiedades que no ocurren en la naturaleza, lo que les permite doblar y manipular la luz de formas extrañas. Por ejemplo, algunos de estos materiales pueden canalizar la luzalrededor de un objeto para que parezca invisible a una determinada longitud de onda. Estos materiales también son útiles en aplicaciones como ópticas, sensores, fuentes de luz, detectores de luz y dispositivos de telecomunicaciones más pequeños, más rápidos y con mayor eficiencia energética.
Ahora los investigadores han diseñado un nuevo tipo de metamaterial cuyas propiedades se pueden cambiar con solo pulsar un interruptor. En su experimento de prueba de principio, los investigadores utilizaron telururo de antimonio de germanio GST, el tipo de material de cambio de faseque se encuentra en CD y DVD para crear una meta-superficie mejorada que pueda bloquear o transmitir longitudes de onda particulares de luz al comando de los pulsos de luz. Los investigadores describen el metamaterial esta semana letras de física aplicada , de AIP Publishing, y cómo se puede usar su capacidad para cambiar propiedades en una variedad de dispositivos ópticos sofisticados.
"Las tecnologías basadas en el control y la manipulación de la luz nos rodean y son de importancia fundamental para la sociedad moderna", dijo Kevin MacDonald, investigador de la Universidad de Southampton en el Reino Unido "Los metamateriales son parte del proceso de encontrar nuevas formasusar la luz y hacer cosas nuevas con ella: son una plataforma tecnológica habilitadora para la óptica del siglo XXI ".
Al controlar dinámicamente las propiedades ópticas de los materiales, puede modular, seleccionar o cambiar las características de los haces de luz, como la intensidad, la fase, el color y la dirección, una habilidad que es esencial para muchos dispositivos existentes y potenciales, dijo.
Los metamateriales conmutables en general no son nuevos. MacDonald y muchos otros han fabricado dichos materiales antes combinando metamateriales metálicos con los llamados medios activos como GST, que pueden responder a estímulos externos como el calor, la luz o un campo eléctrico.Estos materiales híbridos, el componente metálico está estructuralmente diseñado a escala nanométrica para proporcionar las propiedades ópticas deseadas. La incorporación del medio activo proporciona una forma de sintonizar o cambiar esas propiedades.
El problema es que los metales tienden a absorber la luz a longitudes de onda visibles e infrarrojas, lo que los hace inadecuados para muchas aplicaciones de dispositivos ópticos. Los puntos de fusión también se suprimen en los metales nanoestructurados, lo que hace que los metamateriales sean susceptibles al daño de los rayos láser. Además, un típicoel metal es oro, que no es compatible con la tecnología CMOS que es omnipresente en la fabricación de dispositivos integrados de hoy.
En el nuevo trabajo, MacDonald y sus colegas del Centro de Investigación de Optoelectrónica de Southampton y el Centro de Metamateriales Fotónicos han creado un metamaterial conmutable que no utiliza metal en absoluto ". Lo que hemos hecho ahora es estructurar el material de cambio de fase en sí mismo", Dijo MacDonald." Hemos creado lo que se conoce como un metamaterial totalmente dieléctrico, con el beneficio adicional del comportamiento de cambio de fase no volátil de GST ".
Los pulsos de luz láser pueden cambiar la estructura de GST entre uno aleatorio, amorfo y uno cristalino. Para GST, este comportamiento no es volátil, lo que significa que permanecerá en un estado particular hasta que otro pulso lo vuelva a cambiar. En CD regrabablesy DVD, esta conmutación binaria impulsada por láser es la base para el almacenamiento de datos.
Los investigadores crearon patrones de rejilla metamateriales en una película GST amorfa de solo 300 nm de grosor, con líneas de 750 a 950 nanómetros de distancia. Este espacio entre líneas permite que las superficies bloqueen selectivamente la transmisión de luz a longitudes de onda del infrarrojo cercano entre 1300 y 1600 nmPero cuando un láser verde convierte las superficies en un estado cristalino, se vuelven transparentes en estas longitudes de onda.
El equipo de investigación ahora está trabajando para crear metamateriales que pueden alternar entre varios ciclos. También están planificando estructuras cada vez más complejas para ofrecer funciones ópticas más sofisticadas. Por ejemplo, este enfoque podría utilizarse para hacer ultrafinos conmutableslentes de metasurface y otros componentes planos y ópticos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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