Metasurfaces são estruturas em nanoescala que interagem com a luz. Hoje, a maioria das metasuperfícies usam nanopilares semelhantes a monólitos para focar, forma e controle de luz. Quanto mais alto o nanopilar, quanto mais tempo leva para a luz passar pela nanoestrutura, dando à metassuperfície um controle mais versátil de cada cor de luz. Mas pilares muito altos tendem a cair ou grudar-se uns nos outros. E se, em vez de construir estruturas altas, você foi para o outro lado?

Em um artigo recente, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson desenvolveram uma metassuperfície que usa muito a profundidade, buracos muito estreitos, em vez de pilares muito altos, para focar a luz em um único ponto.

A pesquisa é publicada em Nano Letras .

A nova metassuperfície usa mais de 12 milhões de orifícios em forma de agulha perfurados em uma membrana de silício de 5 micrômetros, cerca de 1/20 da espessura do cabelo. O diâmetro destes longos, buracos finos têm apenas algumas centenas de nanômetros, tornando a proporção - a proporção entre a altura e a largura - quase 30:1.

É a primeira vez que orifícios com uma razão de aspecto tão alta são usados ​​em meta-óptica.

"Esta abordagem pode ser usada para criar grandes metalenses acromáticos que focam várias cores de luz no mesmo ponto focal, pavimentando o caminho para uma geração de ótica plana de alta relação de aspecto, incluindo metalenses acromáticos de banda larga de grande área, "disse Federico Capasso, Robert L. Wallace Professor de Física Aplicada e Vinton Hayes Pesquisador Sênior em Engenharia Elétrica na SEAS e autor sênior do artigo.

"Se você tentou fazer pilares com esta proporção, eles cairiam, "disse Daniel Lim, um estudante de pós-graduação na SEAS e co-autor do artigo. "A plataforma holey aumenta a proporção de aspecto acessível das nanoestruturas ópticas sem sacrificar a robustez mecânica."

Assim como com nanopilares, que variam em tamanho para focar a luz, o holey metalens tem orifícios de tamanhos variados precisamente posicionados sobre o diâmetro da lente de 2 mm. A variação do tamanho do orifício inclina a luz em direção ao foco da lente.

"Metassuperfícies Holey adicionam uma nova dimensão ao design de lentes, controlando o confinamento e a propagação da luz em um amplo espaço de parâmetros e tornam possíveis novas funcionalidades, "disse Maryna Meretska, um pós-doutorado na SEAS e co-primeiro autor do artigo. "Os furos podem ser preenchidos com materiais ópticos não lineares, o que levará à geração de vários comprimentos de onda e manipulação de luz, ou com cristais líquidos para modular ativamente as propriedades da luz. "

As metalenses foram fabricadas usando processos convencionais da indústria de semicondutores e materiais padrão, permitindo que seja fabricado em grande escala no futuro.

O Harvard Office of Technology Development protegeu a propriedade intelectual relativa a este projeto e está explorando oportunidades de comercialização.