Существенным затруднением, встающим перед конструкторами оптических метаматериалов, является то, что для распространения света от одного элемента конструкции к другому требуется какое-то свободное пространство. Никаких иных полезных функций у него нет, но размеры требуются.
Новый способ распространения света в стекле
Гаджеты новых поколений, от компьютерных мониторов до высокоточных научных приборов, почти наверняка будут использовать метаматериалы — искусственно созданные среды, физические свойства которых определяются не составом вещества, но пространственной конфигурацией его элементов.
Группа физиков под руководством Эндрю Фараона (Andrei Faraon) из Калтеха решила преодолеть это затруднение. Ученые предложили новую концепцию использования метаматериалов, при которой отражающие поверхности разных типов приклеиваются на подложку в определенном порядке с обеих сторон. В результате подложка становится полноправным участником процесса, средой в которой распространяется свет с нужными свойствами.
На левом рисунке — традиционный ход лучей в спектрометре. Справа — предлагаемая авторами конструкция.
В качестве доказательства концепции команда использовала свою методику для создания спектрометра, который является научным инструментом для расщепления света на разные цвета или длины волн и измерения их соответствующих интенсивностей. Спектрометр, построенный командой Фараона, имеет линейные размеры порядка миллиметра и состоит из трех отражающих метаповерхностей размещенные рядом друг с другом, которые разделяют и отражают свет, и в конечном итоге фокусируют его на матрице детектора. Дизайн описан в статье, опубликованной Nature Communications (доступен полный текст).
Как сообщает портал phys.org, компактный спектрометр, подобный разработанному группой, может иметь множество применений, в том числе в качестве неинвазивной системы измерения уровня глюкозы в крови, которая может быть бесценной для пациентов с диабетом.