Новые прозрачные метадустройства на основе квазиодномер-ных поверхностных плазмон-поляритонных структур

Готовится новое поколение незаметных (прозрачных), антенн и микроволновых устройств.

Прозрачные электронные устройства могли бы иметь множество ценных применений в реальном мире. Среди прочего, они могли бы позволить создавать новые оптические устройства, интеллектуальное оборудование или носимые устройства, невидимые солнечные панели и интегрированные системы связи.

Исследователи из Университета Сидянь, Юго-Восточного университета и Уханьского технологического университета недавно разработали новые, весьма перспективные прозрачные метадевайсы на основе квазиодномерных поверхностных плазмон-поляритонных структур (квазиодномерных SPP). Эти устройства, представленные в статье, опубликованной в Nature Electronics, могут быть использованы для разработки оптически и радиочастотно прозрачных беспроводных систем связи и других перспективных технологий.

"Прозрачное и невидимое электронное устройство - это захватывающая цель, к которой с энтузиазмом стремятся ученые и инженеры", - говорит профессор Дж. Бянь Ву, один из исследователей, проводивших исследование. "В настоящее время прозрачная электроника обычно основывается на внутренних свойствах оптически проводящих материалов, которые не являются радиочастотно-прозрачными и имеют низкую эффективность работы. SSP могут использоваться для концентрации, направления и усиления энергии. Однако вопрос об использовании SPP при разработке оптической и радиочастотной прозрачности остается открытым ".

Основная цель недавней работы проф. Ву и его коллеги должны были изготовить новые метадевайсы (т.Е. устройства на основе метаматериалов), которые были бы прозрачны как на оптическом (т.е. визуальном), так и на радиочастотном уровне. Изготовленные ими устройства основаны на квази-1D SSP (т.Е. поверхностных электромагнитных волнах с высокой степенью ограничения, распространяющихся на границе раздела между диэлектриком и металлом) с использованием q тонких металлических линий, что значительно отличается от обычных устройств SPP в их предыдущих работах..

"Мы используем квази-1D SPP-структуры для реализации оптической и радиочастотной прозрачной электроники, независимо от того, прозрачен материал проводника или нет, не говоря уже о получении дорогих прозрачных проводниковых материалов", - пояснил профессор Ву. "Наша квази-1D структура SPPs, состоящая из субволновых элементарных ячеек, созданных из тонких металлических линий, может генерировать ограниченные волны SPPs, обеспечивая при этом оптический и радиочастотный коэффициент пропускания более 90%".

Подход, который исследователи использовали для создания своих метадевайсов, имеет несколько преимуществ. Примечательно, что они могут создавать волноводы произвольной формы с высокой топологической надежностью и преобразователи, которые могут преобразовывать SPP-волны в так называемые космические волны (т.Е. радиоволны, которые могут распространяться в пространстве, например, при передаче антенной или другими устройствами).

"Впервые мы реализовали метадевизоры оптической и радиочастотной прозрачности на основе квази-1D SPP структур", - сказал профессор. Ву сказал. "Мы использовали подход для создания волноводов в форме SPP с топологической надежностью и преобразователей для преобразования волн SPPs в космические волны, а также использовали метадевайсы quasi-1D SPP для создания схемы беспроводной связи для передачи изображений. Наша технология преодолевает оптический и радиочастотный пределы пропускания прозрачных электромагнитных устройств ".

Чтобы продемонстрировать потенциал своих прозрачных метадевайсов, профессор Ву и его коллеги использовали их для создания схемы беспроводной связи. Затем они успешно использовали эту схему для передачи изображений с одного метадевайса на основе квази-1D SPPs на другое.

В будущем их работа может внести вклад в разработку новых систем скрытой беспроводной передачи света и радиочастот для связи 5G или даже 6G. Кроме того, это может помочь удовлетворить требования приложений Интернета вещей (IoT), систем "умного дома", подключенных транспортных средств и других систем, которые полагаются на качественную беспроводную связь.

"В наших следующих исследованиях мы планируем разработать систематические приложения этой технологии, включая различные виды прозрачных антенн и прозрачных микроволновых устройств на основе квазиодномер-ных SPP-структур, и интегрировать их с объектами в нашей жизни, чтобы создать эпоху незаметной взаимосвязи вещей", - говорит профессор Дж. Добавил Ву.