Метаповерхность из наночастиц открыла новые возможности в управлении светом
Ученые разработали особое зеркало из наночастиц (тримеров), которое может эффективно отражать свет (76-92%) в определенном диапазоне (около 1500 нанометров). Благодаря взаимодействию частиц возникают резонансные эффекты, что позволяет управлять светом на микроуровне. Такие метаповерхности могут заменить традиционные оптические элементы (линзы, зеркала) в миниатюрных устройствах, например, в чипах для фотоники или датчиках. Это упростит и удешевит производство компактной оптики.
Модель тримера на основе MoS2 и WS2 наночастиц / © Шестериков А. В., «Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики».
Анализ оптических свойств показал, что метаповерхность обладает высоким коэффициентом отражения (76–92 %) в широком спектральном диапазоне. Из-за взаимодействия друг с другом WS₂ и MoS₂ частицы в тримере приобретают бианизотропный отклик, величина которого немного отлична для разных частиц. Это отличие приводит к возбуждению двух различных квазизапертых мод на длинах волн 1474 и 1557 нм. Концентрация света вблизи наночастиц усиливает оптические эффекты, приводит к сильной модуляции коэффициента отражения света от метаслоя.
Все эти свойства делают данную метаповерхность идеальным материалом для плоской оптики: для проектирования плоских зеркал, линз, светоделителей с настраиваемыми оптическими характеристиками.
«Назначение таких метаповерхностей в основном связано с развитием интегральной оптики. Когда сложные оптические схемы, состоящие из одиночных элементов, могут быть интегрированы на чипе. А разрабатываемые нами метаустройства станут основой функциональных частей», — объяснил Губин Михаил, старший научный сотрудник ВлГУ.
«Для производства оптических метаповерхностей с разрешением в несколько нанометров обычно используется электронная литография. Точно такая же, как та, с помощью которой сделаны интегральные схемы компьютера и телефона, в который вы сейчас смотрите. Но это сложная, дорогая и подчас недоступная технология. Поэтому мы не только изучаем альтернативные материалы, но и развиваем альтернативные методы производства оптических наноструктур», — добавил Прохоров Алексей.
