Representación artística de un metalens agujereado. Crédito:Capasso Lab / Harvard SEAS
Las metauperficies son estructuras a nanoescala que interactúan con la luz. Hoy dia, la mayoría de las metasuperficies usan nanopilares monolíticos para enfocar, dar forma y controlar la luz. Cuanto más alto es el nanopilar, cuanto más tiempo tarda la luz en atravesar la nanoestructura, dando a la metasuperficie un control más versátil de cada color de luz. Pero los pilares muy altos tienden a caerse o adherirse. Y si, en lugar de construir estructuras altas, fuiste por el otro lado?
En un artículo reciente, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson desarrollaron una metasuperficie que utiliza agujeros muy estrechos, en lugar de pilares muy altos, para enfocar la luz en un solo punto.
La investigación se publica en Nano letras .
La nueva metasuperficie utiliza más de 12 millones de orificios en forma de aguja perforados en una membrana de silicio de 5 micrómetros, aproximadamente 1/20 del grosor del cabello. El diámetro de estos largos, los agujeros delgados son solo unos pocos cientos de nanómetros, haciendo que la relación de aspecto (la relación entre la altura y el ancho) sea de casi 30:1.
Es la primera vez que se utilizan agujeros con una relación de aspecto tan alta en metaóptica.
"Este enfoque se puede utilizar para crear grandes metalentes acromáticos que enfocan varios colores de luz en el mismo punto focal, allanando el camino para una generación de ópticas planas de alta relación de aspecto, incluidas las metalentes acromáticas de banda ancha de gran superficie, "dijo Federico Capasso, el profesor Robert L. Wallace de física aplicada y el investigador principal Vinton Hayes en ingeniería eléctrica en SEAS y autor principal del artículo.
Una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) (izquierda) de los orificios en el lado I de los metalentes perforados y (derecha) imagen SEM de los orificios en el lado II de los metalentes. Crédito:Capasso Lab / Harvard SEAS
"Si intentaste hacer pilares con esta relación de aspecto, se caerían "dijo Daniel Lim, estudiante de posgrado en SEAS y co-primer autor del artículo. "La plataforma holey aumenta la relación de aspecto accesible de las nanoestructuras ópticas sin sacrificar la robustez mecánica".
Al igual que con los nanopilares, que varían en tamaño para enfocar la luz, el metalens perforado tiene orificios de diferentes tamaños colocados con precisión sobre el diámetro de la lente de 2 mm. La variación del tamaño del orificio inclina la luz hacia el enfoque de la lente.
"Las metasuperficies Holey agregan una nueva dimensión al diseño de lentes al controlar el confinamiento y la propagación de la luz en un amplio espacio de parámetros y hacen posibles nuevas funcionalidades, "dijo Maryna Meretska, becario postdoctoral en SEAS y co-primer autor del artículo. "Los agujeros se pueden rellenar con materiales ópticos no lineales, que conducirá a la generación y manipulación de luz de múltiples longitudes de onda, o con cristales líquidos para modular activamente las propiedades de la luz ".
Las metalentes se fabricaron utilizando procesos convencionales de la industria de semiconductores y materiales estándar. permitiendo que se fabrique a escala en el futuro.
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha protegido la propiedad intelectual relacionada con este proyecto y está explorando oportunidades de comercialización.
