Прототип устройства, собранный в Массачусетском технологическом институте, создан из материала, способного при нагреве менять свою структуру между кристаллическим и аморфным состояниями. Эти два состояния по-разному взаимодействуют со светом, рассказывает IE. Если переключать крошечные участки такого материала между состояниями, можно управлять тем, как каждый пиксель «видит» инфракрасный свет.

Переключение осуществляется через систему управления. Предыдущие попытки создать программируемые метаповерхности (так называют ультратонкие структуры, управляющие светом) упирались в проблему: для каждого пикселя нужен был отдельный провод, и при масштабировании количество проводов становилось непрактичным. Новый подход использует перекрестную матрицу — ту же архитектуру, что применяется в современных дисплеях. Провода идут в два слоя, пересекаясь под прямым углом, и управление происходит на пересечениях, что позволяет управлять каждым пикселем независимо, без лишних помех.

Исследователи изготовили лабораторный прототип размером 6×6 пикселей и доказали, что он может многократно переключаться между состояниями без потери функциональности. Но, что важнее, они провели расчеты, показывающие, что такая архитектура масштабируется до миллионов пикселей — и при этом не страдает от паразитных токов, которые могли бы снизить управляемость. Кроме того, совместимость со стандартными полупроводниковыми технологиями облегчает его промышленное производство.

По словам разработчиков, технология может найти применение в самых разных сферах — от мониторинга окружающей среды до оборонной отрасли. Особую ценность представляет излучение среднего инфракрасного диапазона, поскольку многие газы и органические молекулы поглощают свет именно на этих длинах волн, что позволяет обнаруживать утечки метана или пропана, а также изучать атмосферы экзопланет.

Другая перспектива — оптические вычисления. Программируемые метаповерхности могут стать ключевыми элементами фотонных компьютеров.

Международная команда ученых преодолела серьезное препятствие к производству более быстрых и эффективных фотонных микросхем. Они создали нечто вроде брони для защиты ван-дер-ваальсовых материалов, хрупких, но обладающих исключительными оптическими и электронными свойствами. В результате отражательная эффективность чипа выросла сразу на три порядка.