麻省理工學(xué)院的工程師和同事們匯報了一種可調諧的元表面的重要新進(jìn)展，即用納米級結構圖案的平面光學(xué)設備，他們將其比作一把瑞士軍刀，而其被動(dòng)的前輩可以被認為只是一種工具，相比前者的用途單調到就像一把平刃螺絲刀。這項工作的關(guān)鍵是該團隊發(fā)現的一種透明材料，它能快速和可逆地改變其原子結構。

　　"快速重組元表面的能力所開(kāi)辟的應用是巨大的，"Yifei Zhang 說(shuō)，他是最近一期《自然-納米技術(shù)》雜志上一篇報告最新進(jìn)展的論文的第一作者。張是材料科學(xué)與工程系(DMSE)的一名研究生。"我們很興奮，因為目前的工作克服了幾個(gè)障礙，將這些元表面落實(shí)到現實(shí)世界的應用中。"

　　在《自然-納米技術(shù)》論文中，麻省理工學(xué)院的研究人員描述了使用電流來(lái)可逆地改變材料結構，從而改變新的超表面的光學(xué)特性。在過(guò)去，他們使用笨重的激光器或一個(gè)爐子來(lái)提供必要的熱量?，F在可以將整個(gè)有源光學(xué)裝置與電開(kāi)關(guān)一起集成到硅芯片上，形成一個(gè)小型化的光學(xué)平臺。

　　該團隊還報告說(shuō)使用該平臺展示了一系列可調諧的光學(xué)功能，其中包括一個(gè)光束轉向裝置通過(guò)將材料切換到不同的[內部]結構，可以向一個(gè)方向和另一個(gè)方向發(fā)送光，來(lái)回切換。

　　相變材料(PCMs)在熱的作用下改變其結構。它們在商業(yè)上被用于可重寫(xiě) CD 和 DVD。一束激光改變了材料的局部結構，從無(wú)定形到結晶，這種變化可以用來(lái)編碼 1 和0--數字信息。然而，傳統的 PCM 在光學(xué)應用方面有局限性。首先，它們是不透明的。它們不會(huì )讓光線(xiàn)通過(guò)。這促使研究人員發(fā)明了一種用于光學(xué)設備的新相變材料，它是透明的。今年早些時(shí)候團隊報告說(shuō)，在傳統的 PCM 中加入另一種元素，硒的過(guò)程起到了作用。

　　這種由鍺、硒、銻和碲(GSST)組成的新材料是新超表面的關(guān)鍵。反過(guò)來(lái)，元表面不僅僅是一層 GSST 薄膜，它是一層只有約半毫米見(jiàn)方的 GSST 薄膜，上面有大約 10 萬(wàn)個(gè)納米級結構。而這些，反過(guò)來(lái)能夠控制光的傳播。

　　這種可調諧的元表面，即即使名義上是'平的'或非常薄的表面也能調節光的反射，是非常有趣的。它們可以極大地減少透鏡的體積，而透鏡當然是用在所有操縱光線(xiàn)的地方。[麻省理工學(xué)院]使用低損耗的相變材料(即，它們吸收很少的光)，為實(shí)現這一目標提供了真正的途徑。

　　根據同一期《自然-納米技術(shù)》的一篇關(guān)于麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)進(jìn)展的"新聞與觀(guān)點(diǎn)"文章，"這些工作在基于 PCM 的可調節元表面方面取得了突破"。然而，《新聞與觀(guān)點(diǎn)》的作者強調，兩種方法都有缺點(diǎn)。例如，他們的小型化光學(xué)平臺中使用的加熱器目前是由金屬制成的。但"金屬對光學(xué)來(lái)說(shuō)是有問(wèn)題的，因為它們會(huì )吸收光線(xiàn)，因此團隊正在研究一種由硅制成的新加熱器，它是透明的。"
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