Demək olar ki, on il əvvəl Harvard mühəndisləri dünyanın ilk görünən spektrli metasəthlərini – işığın davranışını dəqiq idarə edə bilən nanoölçülü strukturlarla naxışlanmış ultra nazik, düz cihazları təqdim etdilər. Ənənəvi, həcmli optik komponentlərə güclü alternativ olan metasəthlər bu gün təsvir sistemləri və genişlənmiş reallıqdan spektroskopiya və kommunikasiyaya qədər yığcam, yüngül, çoxfunksiyalı tətbiqlərə imkan verir.

İndi Harvard Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbinin (SEAS) tədqiqatçıları bir deyil, iki qatlanmış titan dioksid nanostrukturlarından ibarət ikiqatlı metasəth yaratmaqla, sözün əsl mənasında, metasəth texnologiyasını ikiqat artırırlar. Mikroskop altında yeni cihaz pilləli göydələnlərin sıx massivinə bənzəyir.

Tədqiqat Nature Communications jurnalında dərc olunub .

SEAS-da Tətbiqi Fizika üzrə Robert L. Wallace Professoru və Vinton Hayes Elektrik Mühəndisliyi üzrə Baş Elmi İşçi, baş müəllif Federiko Kapasso, “Bu, ən yüksək səviyyədə nanotexnologiyanın uğurudur” dedi. “Bu, işığın strukturu üçün yeni bir yol açır, onun dalğa uzunluğu, faza və qütbləşmə kimi bütün aspektlərini görünməmiş bir şəkildə tərtib edə bilərik… Bu, indiyə qədər səthi cızmaqda olan metasətələr üçün yeni bir yol deməkdir.”

Əsrlər boyu optik sistemlər işığı əymək və fokuslamaq üçün şüşə və ya plastikdən hazırlanmış həcmli, əyri linzalardan istifadə edirdi. Son onillikdə SEAS-ın rəhbərlik etdiyi metasəth inqilabı işığı nanometr dəqiqliyi ilə idarə edə bilən milyonlarla kiçik elementlərlə naxışlanmış düz, ultra nazik strukturlar yaratdı. Bu texnologiyanın parlaq nümunəsi metalensdir. Adi linzalardan fərqli olaraq, metallar mövcud yarımkeçirici istehsalı ilə hazırlana bilər ki, bu da smartfonlar, kameralar və genişlənmiş reallıq displeyləri kimi cihazlarda kompakt, inteqrasiya olunmuş optik sistemləri mümkün edir.

Capasso komandası görünən işığı əymək qabiliyyətinə malik olan ilk işləyən metalları haqqında məlumat verdikdən sonra, texnologiyanı lisenziyalaşdırmaq və Metalenz şirkətini yaratmaq üçün Harvardın Texnologiya İnkişafı Ofisi ilə birlikdə çalışdılar. O vaxtdan onlar endoskop , süni göz və teleskop lensi də daxil olmaqla bir sıra potensial tətbiqləri nümayiş etdirdilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4203178812&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743590381&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-metasurfaces-bilayer-device-polarized.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743590375282&bpp=1&bdt=156&idt=66&shv=r20250401&mjsv=m202503270101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743590316%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743590316%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743590316%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7912572885944&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2684&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C95355310%2C95356498%2C95356505%2C31090357%2C95356787%2C95356928%2C95340253%2C95340255&oid=2&pvsid=1519127496777745&tmod=1190270110&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7Co%7CpeEbr%7C&abl=NS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=6088

Lakin Kapassonun komandasının icad etdiyi tək qatlı nanostruktur dizaynı müəyyən mənada məhdudlaşdırılıb. Məsələn, əvvəlki metasəthlər işığın davranışını idarə etmək üçün işığın qütbləşməsinin manipulyasiyasına, yəni işıq dalğalarının oriyentasiyasına xüsusi tələblər qoyur.

Aspirant və tədqiqatın həmmüəllifi Alfonso Palmieri, “Bir çox insanlar ikiqatlı metasəthin nəzəri imkanlarını araşdırdılar , lakin əsl darboğaz uydurma idi” dedi. Palmieri izah etdi ki, bu irəliləyişlə çoxfunksiyalı optik cihazların yeni növlərini təsəvvür etmək olar – məsələn, bir tərəfdən bir təsviri, digər tərəfdən isə tamamilə fərqli bir təsviri əks etdirən sistem.

Harvarddakı Nanoölçülü Sistemlər Mərkəzinin imkanlarından istifadə edərək, keçmiş doktorantura tədqiqatçıları Əhməd Dorrah və Joon-Suh Parkın daxil olduğu komanda güclü bir-birinə möhkəm bağlanan, lakin bir-birinə kimyəvi təsir göstərməyən iki metasəthin müstəqil, möhkəm strukturları üçün istehsal prosesi ilə tanış oldu. Silikon yarımkeçiricilər dünyasında belə çoxsəviyyəli naxışlar geniş yayılmış olsa da, optika və metaoptikada o qədər də tədqiq edilməmişdir.

Cihazlarının gücünü nümayiş etdirmək üçün komanda, mürəkkəb dalğa lövhələri və güzgülər sistemi ilə eyni şəkildə qütbləşmiş işıq üzərində hərəkət etmək üçün ikiqat metallarından istifadə etdikləri bir təcrübə hazırladı.

Gələcək eksperimentlərdə komanda işığın digər aspektləri üzərində nəzarəti həyata keçirmək üçün daha da genişlənərək, bütün görünən və yaxın infraqırmızı spektrdə yüksək effektivliyə malik ekstremal genişzolaqlı əməliyyat kimi işığa əsaslanan daha mürəkkəb funksiyalara qapı aça bilər.

Ətraflı məlumat: Əhməd H. Dorrah və digərləri, Görünəndə sərbəst dayanan ikiqatlı metasurfaces, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58205-7

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Harvard John A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbi tərəfindən təmin edilmişdir