Os pesquisadores projetaram elementos ópticos ultrafinos eletromecanicamente reconfiguráveis ​​que podem ser controlados e programados pixel a pixel. Essas metassuperfícies versáteis podem oferecer uma nova maneira baseada em chip para alcançar o controle de luz em nanoescala, o que pode levar a melhores visores ópticos, codificação de informações e processamento digital de luz.

"Metasurfaces são elementos ópticos ultrafinos e compactos que podem ser usados ​​para manipular a amplitude, fase e polarização da luz, "disse o líder da equipe de pesquisa Jiafang Li, do Instituto de Tecnologia de Pequim, na China." Embora a maioria das metassuperfícies sejam estáticas e passivas, criamos metassuperfícies que se deformam mecanicamente em resposta às forças eletrostáticas. "

No jornal The Optical Society (OSA) Optics Express , os pesquisadores descrevem como criaram as novas metassuperfícies usando técnicas em nanoescala inspiradas no kirigami, uma variação de origami que inclui corte e dobra. Isso permitiu que eles criassem unidades que se transformam de projetos 2D em estruturas 3D quando uma tensão é aplicada.

"Conseguimos criar um display holográfico dinâmico usando nossa metassuperfície reconfigurável, "disse Li." Esses elementos ópticos podem levar a novos tipos de dispositivos com multitarefa óptica e funcionalidades regraváveis. Eles também podem ser usados ​​em telas 3D em tempo real e projetores de alta resolução, por exemplo."

Padrões espirais que se transformam de 2D em 3D

Para criar as novas metasuperfícies, os pesquisadores projetaram um padrão 2D repetido de duas espirais combinadas que são gravadas em um nanofilme de ouro e suspensas acima de pilares de dióxido de silício. As unidades estão dispostas em uma rede quadrada com apenas dois mícrons de espaço entre cada uma. Quando uma tensão é aplicada, as espirais se deformam devido às forças eletrostáticas. Esta transformação, que é reversível e repetível, pode ser usado para modular dinamicamente as propriedades ópticas da metassuperfície.

Os pesquisadores usaram sua nova abordagem para fazer dois tipos de metassuperfícies para controlar a luz pixel a pixel. Uma metassuperfície usava a mesma voltagem para deformar cada unidade, mas apresentava espirais com padrões estruturais que variavam para criar diferentes alturas de deformação. A segunda metassuperfície usou tensões diferentes aplicadas a cada unidade para atingir diferentes alturas de deformação para unidades com padrões estruturais idênticos.

Como uma demonstração de prova de conceito, os pesquisadores usaram essas metassuperfícies para demonstrar o controle do feixe e para fazer uma exibição holográfica. "Conseguimos reconstruir imagens da metassuperfície simplesmente controlando a polarização da voltagem, comprovando a viabilidade de nosso esquema para modulação de luz eficaz, "disse Li.

Os pesquisadores planejam explorar estratégias que podem ser usadas para alcançar o controle de tensão pixelada, como o método de endereçamento de várias linhas usado para conduzir várias linhas simultaneamente em monitores OLED comerciais. Para tornar a tecnologia mais prática, eles também estão trabalhando para melhorar a relação sinal-ruído e a qualidade da modulação do sistema de reconfiguração.