Los investigadores han desarrollado un nuevo dispositivo basado en una metasuperficie que puede producir múltiples imágenes holográficas distintas según el medio circundante y la longitud de onda de la luz utilizada. La capacidad de almacenar información que solo se puede recuperar con el conjunto correcto de claves, como una cierta longitud de onda de luz combinada con condiciones húmedas, podría desarrollarse aún más para diseñar dispositivos de cifrado simples pero efectivos.

"Nuestras nuevas metasuperficies brindan una lectura inmediata y simple del entorno que rodea la superficie del dispositivo", dijo Andrea Di Falco, líder del equipo de investigación de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido. "Además de las aplicaciones de encriptación, esto podría usarse como un sensor de humedad o como parte de sistemas biomédicos basados ​​en luz más complejos".

En Óptica Express , los investigadores demuestran un dispositivo que revela una mariposa holográfica con luz de 705 nm en condiciones secas y una oruga cuando la luz de 750 nm se combina con condiciones húmedas. Cuando se usa luz de 660 nm en condiciones secas, ambas imágenes son visibles. La respuesta selectiva de las metasuperficies se puede adaptar para trabajar con varias condiciones preprogramadas.

"Nuestros dispositivos holográficos contribuyen al esfuerzo mundial por desarrollar la física y las aplicaciones de las metasuperficies fotónicas, que son una de las herramientas fotónicas más versátiles disponibles para que los investigadores codifiquen y manipulen información utilizando la luz", dijo Di Falco.

Metasuperficies multifuncionales

El nuevo trabajo es parte del esfuerzo continuo del equipo de Di Falco para desarrollar metasuperficies fotónicas que operen en el rango visible y puedan usarse para aplicaciones biomédicas, que a menudo involucran ambientes húmedos.

"Las metasuperficies holográficas son particularmente interesantes porque se pueden usar para entregar información compleja mediante la producción de imágenes que se pueden interpretar de inmediato, sin necesidad de capas adicionales", dijo Di Falco. "Estamos específicamente interesados ​​en integrar diferentes funcionalidades fotónicas en un solo dispositivo".

Las metasuperficies holográficas pueden crear imágenes detalladas que dependen de las propiedades de la luz que reflejan o transmiten. Para crear metasuperficies holográficas que codifican más de una imagen, los investigadores utilizaron dos tipos de metaátomos, que actúan como píxeles. Un tipo de metaátomo solo refleja la luz de una longitud de onda específica en condiciones secas, mientras que el otro tiene una alta reflectividad solo cuando se usa una longitud de onda diferente en condiciones húmedas.

"Diseñamos una geometría de metaátomo resonante relativamente simple que mejora la respuesta de la metasuperficie holográfica a las condiciones ambientales", dijo Di Falco. "Esta es una forma eficaz de utilizar el índice de refracción del medio circundante como un grado adicional de libertad que permite la multiplexación de la información codificada en la metasuperficie".

Demostración de imágenes distintas

Los investigadores evaluaron la respuesta de las metasuperficies holográficas midiendo cuantitativamente su eficiencia para diferentes longitudes de onda en el aire y en el agua. Las metasuperficies produjeron muy buen contraste entre las imágenes, con poca diafonía. En otras palabras, solo se veía una imagen para cada conjunto de parámetros, lo que demostraba una codificación de información de dos niveles.

A continuación, los investigadores planean aumentar la selectividad de los metaátomos para crear metasuperficies que distingan entre diferentes medios que tienen propiedades ópticas muy similares. Esto podría usarse para crear sensores holográficos que producen diferentes imágenes cuando se exponen a diferentes concentraciones de una sustancia en particular. + Explora más

Las metasuperficies controlan la luz polarizada a voluntad