Una nueva publicación en Opto-Electronic Advances presenta metasuperficies dinámicas y metadispositivos potenciados por el grafeno.

Las metasuperficies, interfaces artificiales estructuradas de sublongitud de onda, exhiben capacidades sin precedentes para manipular ondas electromagnéticas (EM) que van desde frecuencias visibles hasta terahercios y microondas.

En la última década, las metasuperficies estáticas y los metadispositivos se han investigado ampliamente. Sin embargo, debido a la naturaleza pasiva de los bloques de construcción en general hechos de metales y/o dieléctricos, sus funcionalidades no pueden ajustarse activamente in situ después de la fabricación, lo que impide seriamente sus escenarios de aplicación, como lentes varifocales, holografía dinámica y dirección de haz en LiDAR. . Motivados por esos importantes requisitos, los científicos han luchado durante años para mejorar la capacidad de ajuste dinámico de las metasuperficies, y se ha propuesto la introducción de materiales o componentes activos en las metasuperficies pasivas como primera estrategia de pensamiento.

Hasta la fecha, se han demostrado teórica y experimentalmente diversos materiales y componentes activos, como óxidos conductores transparentes, materiales de cambio de fase, materiales 2D (particularmente grafeno), diodos varactores, materiales elásticos y sistemas microelectromecánicos, para potenciar el activo. la capacidad de sintonización de metasuperficies y metadispositivos mediante la aplicación de estímulos térmicos, eléctricos, ópticos y mecánicos externos, lo que da lugar a una nueva dirección, es decir, metasuperficies y metadispositivos dinámicos (por ejemplo, sintonizables, reconfigurables, programables, inteligentes y de codificación digital).

Cabe señalar que, aunque la investigación anterior proporciona una fuente importante de inspiración para metadispositivos y metasuperficies dinámicas, cada tipo de material activo y componente tiene un conjunto de características únicas, brinda oportunidades alentadoras y también sufre diferentes limitaciones y desafíos. Varios artículos de revisión publicados en los últimos años se han centrado en esta área para discutir los temas antes mencionados. Sin embargo, aún falta una revisión exhaustiva de metadispositivos y metasuperficies dinámicas basadas en grafeno, que son de igual o mayor importancia debido a las extraordinarias propiedades del grafeno.

En este artículo, los autores dividen las metasuperficies dinámicas potenciadas con grafeno y los metadispositivos se dividen en dos categorías, es decir, metasuperficies con bloques de construcción de grafeno estructurado y metasuperficies híbridas integradas con grafeno, como se muestra en la Fig. 1. El estado del arte los desarrollos en la manipulación dinámica del espectro, la conformación del frente de onda, el control de la polarización y la conversión de frecuencia están muy elaborados en campos cercanos/lejanos y formas globales/locales, respectivamente. También se describen y analizan los desafíos pendientes y los posibles desarrollos futuros.

Los autores creen que, debido a las ventajas intrínsecas de la huella compacta, la notable capacidad de ajuste eléctrico, la banda ancha y la operación de alta velocidad, el grafeno y los materiales 2D similares al grafeno están impulsando las manipulaciones de ondas EM utilizando metasuperficies a una nueva altura:de lo estático a lo dinámico, lo que sin duda revolucionará la manipulación de ondas EM y permitirá futuras aplicaciones comerciales. + Explora más

Metasuperficies en cascada para el control dinámico de los frentes de onda de THz