El control completo de algunas de las propiedades clave de las ondas de luz, a saber, su polarización y fase, a nanoescala es de gran interés para las tecnologías basadas en la luz, como las pantallas de visualización, y en la captación de energía y transmisión de datos. Permitiría por ejemplo, la miniaturización de componentes ópticos tradicionales, como lentes, polarizadores o divisores de haz, a tamaños de nanoescala. Al mismo tiempo, podría aumentar drásticamente su rendimiento y resolución.

Un enfoque novedoso para controlar la propagación de la luz a nanoescala implica el uso de las llamadas metasuperficies. Una metasuperficie es una disposición bidimensional de partículas nanométricas llamadas nanoantenas. Sus geometrías y propiedades de los materiales están inteligentemente diseñadas para interactuar con la luz de una manera determinada. Al diseñar tales metasuperficies, es posible modificar la trayectoria general de la luz y, por ejemplo, hacer que se doble o se enfoque en un cierto punto del espacio, similar a lo que hacen los prismas o lentes convencionales. En el caso de las metasuperficies, esto sucede a distancias que son 1, 000 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano.

Investigadores de la Agencia para la Ciencia, Technology and Research (A * STAR) en Singapur ha demostrado que el uso de nanopartículas de silicio como nanoantenas, en lugar de los metales utilizados en investigaciones anteriores, permite el control total de un haz de luz entrante mientras lo mantiene esencialmente transparente, permitiendo tasas de transmisión superiores al 85%. Controlando la distribución espacial de las nanopartículas de silicio, pudieron curvar un haz de luz con eficiencias récord de aproximadamente el 50%:un nivel que podría aumentarse aún más optimizando el sistema.

Cuando se utilizaron metales para diseñar nanoantenas, causaron fuertes reflejos de luz haciéndolos inadecuados para dispositivos que transmiten datos. El calentamiento inducido en los metales también resultó en pérdidas adicionales en el dispositivo, un serio inconveniente para las aplicaciones del mundo real que requieren una alta eficiencia. Silicio, como material semiconductor, supera estos problemas, encontraron los investigadores de A * STAR.

Si bien la investigación futura del equipo se centrará en la creación de dispositivos conmutables o reconfigurables, junto con nuevos materiales en diferentes regiones espectrales, el desafío tecnológico será desarrollar dispositivos ópticos ultraplanos totalmente viables para usos comerciales.