En la búsqueda de la miniaturización, científicos del Centro de Física Integrada de Nanoestructuras, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS, Corea del Sur), en colaboración con investigadores de la Universidad de Birmingham y el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST), desarrollar tarjetas de crédito gruesas, Lentes planas con funciones sintonizables. Estos dispositivos ópticos, hecho de grafeno y una superficie de oro perforada, podrían convertirse en componentes ópticos para aplicaciones avanzadas, como lentes sintonizables de amplitud, láseres (es decir, placas de fase de vórtice), y holografía dinámica.

Las metauperficies son nuevos materiales 2-D que pueden controlar eficazmente los componentes eléctricos y magnéticos de la luz (y otras ondas electromagnéticas) y doblarlos en las direcciones indicadas. Controlar la dirección del rayo puede provocar fenómenos interesantes; el más increíble es el "efecto de capa de invisibilidad", donde las ondas de luz pasan por alto un objeto recreando la imagen más allá del objeto, como el agua que fluye en un río pasaría por alto una piedra.

Publicado en Materiales ópticos avanzados , el estudio presenta las propiedades de una metasuperficie que funciona como lente convexa. Específicamente, está hecho de una lámina de oro perforada con orificios en forma de U del tamaño de un micrómetro y cubierta con grafeno. Como la forma de las lentes convexas comunes permite que la luz se concentre en un punto (o foco), Piense en una lupa que puede concentrar un rayo de luz e incluso iniciar un incendio, por lo que el patrón particular de las pequeñas aberturas de las metalentes funciona enfocando el haz entrante.

Además, estos microagujeros también pueden cambiar la polarización de la luz. Si bien la luz natural generalmente no se polariza antes de reflejarse, el equipo utilizó ondas polarizadas circularmente, que es un rayo de luz donde la dirección del campo eléctrico es un sacacorchos en espiral. Esta metalente puede convertir la onda de polarización circular izquierda (en sentido antihorario si se ve directamente al frente) en polarización circular derecha (en sentido horario). Los investigadores lograron obtener una tasa de conversión del 35 por ciento. La conversión de la polarización circular podría ser útil en varios campos, por ejemplo biosensores y telecomunicaciones.

Para controlar aún más propiedades, los científicos aprovecharon las características electrónicas únicas del grafeno y las utilizaron para ajustar la intensidad o amplitud del haz de salida. Aquí el grafeno juega el papel de exposición de una cámara. En el caso de la cámara, un control mecánico permite un cierto tiempo y tamaño de apertura del obturador para determinar la cantidad de luz que ingresa al instrumento. Estas metalentes en cambio, regular la exposición mediante una tensión eléctrica aplicada a la hoja de grafeno, sin necesidad de componentes voluminosos. Cuando se aplica voltaje a la capa de grafeno, el haz de salida se debilita. "Usando metalentes, puedes hacer microscopios, cámaras, y herramientas utilizadas en mediciones ópticas muy sensibles, mucho más compacto, "dice Teun-Teun Kim.

Las metalentes fueron diseñadas para un tipo de onda electromagnética, que se encuentra entre la radiación infrarroja y la radiación de microondas, llamada radiación de terahercios. Este tipo de radiación puede atravesar algunos materiales (como telas y plásticos), pero a una profundidad menor que la radiación de microondas, por esta razón se emplea para vigilancia y control de seguridad.

"Mientras que las lentes ópticas convencionales tienen un grosor de varios centímetros a varios milímetros, esta metalente tiene solo unas pocas decenas de micrómetros de espesor. La intensidad de la luz enfocada se puede controlar de manera efectiva y podría encontrar aplicaciones útiles en instrumentos ópticos ultrapequeños, "dice Teun-Teun Kim.