Исследователи из трех научных центров в Китае разработали новые многообещающие метаповерхности на основе квазиодномерных структур, способные обеспечить оптическую и радиочастотную «прозрачность» различных электронных устройств и систем. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Оптически и радиочастотно прозрачные электронные устройства могут иметь множество полезных применений. Среди прочего, они могут позволить создавать новые оптические системы, интеллектуальное снаряжение или носимые гаджеты, более эффективные солнечные панели и интегрированные системы связи.
Исследователи из Сидяньского университета, Юго-восточного университета и Уханьского технологического университета в КНР разработали многообещающие метаматериалы на основе квазиодномерных структур поверхностного плазмон-поляритона (квази-1D SPP). Эти метаматериалы нацелены на использование для разработки новых оптически и радиочастотно прозрачных систем беспроводной связи и других перспективных технологий.
«В настоящее время прозрачная электроника обычно опирается на внутренние свойства оптически проводящих материалов, которые не являются радиочастотно прозрачными и потому имеют низкую операционную эффективность. SSP можно использовать для концентрации, направления и усиления энергии», – сказал Tech Xplore профессор Биян Ву, один из ведущих исследователей.
Основная цель исследования профессора Ву и его коллег состояла в том, чтобы изготовить новые метаустройства (т. е. устройства на основе метаматериалов), которые были бы прозрачными как на оптическом (т. е. визуальном), так и на радиочастотном уровне. Созданные ими устройства основаны на квазиодномерных SPP (т. е. сильно ограниченных электромагнитных поверхностных волнах, распространяющихся на границе между диэлектриком и металлом) с использованием q тонких металлических линий.
«Наша квазиодномерная структура, состоящая из субволновых элементарных ячеек, созданных из тонких металлических линий, может создавать ограниченные волны SPP, обеспечивая оптическое и радиочастотное пропускание более 90%», – пояснил профессор Ву.
Подход, который исследователи использовали для создания своих метаустройств, имеет ряд преимуществ. В частности, он позволяет создавать волноводы произвольной формы с большой топологической устойчивостью и преобразователи, которые могут преобразовывать волны SPP в радиоволны, которые могут распространяться в пространстве, излучаясь антенной или другими устройствами.
Чтобы продемонстрировать потенциал своих новых прозрачных метаустройств, профессор Ву и его коллеги использовали их для создания схемы беспроводной связи. Затем они успешно использовали их в схеме для передачи изображений с одного метаустройства на основе квази-1D SPP на другое.
В будущем их работа может способствовать разработке новых систем беспроводной передачи света и скрытой радиочастоты для связи в стандартах 5G или даже 6G. Кроме того, это может помочь удовлетворить потребности Интернета вещей (IoT), систем умного дома, подключенных транспортных средств и других систем, которые полагаются на высокоскоростную и устойчивую беспроводную связь.