Учёные обнаружили неожиданный потенциал диоксида кремния в плоской оптике
Исследователи из Гарвардского университета и Университета Лиссабона совершили неожиданное открытие, показав, что диоксид кремния (кремнезём), основной компонент стекла, может быть использован для создания высокоэффективных метаповерхностей — ультратонких структур, управляющих светом на наноуровне.
Долгое время считалось, что для таких применений необходимы материалы с высоким показателем преломления, такие как диоксид титана или кремний. Кремнезём же, обладающий низким показателем преломления, считался неподходящим. Однако эксперименты показали обратное.
Первый автор исследования Лука Сакки заметил, что изготовленные образцы метаповерхностей из кремнезёма, несмотря на производственные дефекты, отлично работали как линзы в широком диапазоне длин волн. Это натолкнуло команду на более глубокое изучение.
В сотрудничестве с коллегами из Лиссабона учёные выяснили, что в материалах с низким показателем преломления, таких как кремнезём, каждый наностолбик поддерживает только один, «чистый» путь света. Этот «одномодовый» режим позволяет достичь нужного фазового профиля и эффективно управлять светом.
Ключевое преимущество таких метаповерхностей — их потенциальная дешевизна и технологичность. Их можно изготавливать с помощью стандартной фотолитографии, а не дорогостоящей электронно-лучевой литографии, и они более устойчивы к производственным погрешностям. Это открывает путь к массовому производству плоских оптических элементов для камер, микроскопов, датчиков и систем связи.
«Это контр-интуитивный прорыв в нанотехнологиях. Мы продемонстрировали множество высокопроизводительных плоских оптических устройств — линз, решёток и фазовых пластин — используя материалы с низким показателем преломления», — заявил профессор Федерико Капассо.
Исследование, опубликованное в журнале Nano Letters, бросает вызов устоявшимся представлениям в области метаоптики и может ускорить коммерциализацию этой технологии.
0 комментариев