Fotonica is een snel groeiend veld waarin enkele van de meest sci-fi-ideeën uit het niet zo verre verleden, krijgen vorm. Nu brengt door de EU gefinancierd onderzoek het idee van een onzichtbaarheidsmantel dichterbij door gebruik te maken van microscopische structuren die licht kunnen buigen.

Optische apparaten ondergaan een revolutie:ze krimpen, effectiever worden geïntegreerd, met voorschotten die steeds meer beschikbaar komen voor massamarkten. Terwijl traditionele optica wordt gemeten in centimeters, de nieuwste innovaties gebruiken nanoschaalobjecten om te controleren, gids, en focus licht.

Ons vermogen om metalen materialen te vormen heeft geleid tot het gebied van nanofotonica. 3D-metamaterialen dragen bij aan de ontwikkeling van lenzen en verhulapparaten met hoge resolutie. Maar ze hebben nadelen. Ze worstelen om licht te buigen in golven die zichtbaar zijn voor het blote oog, ze absorberen licht en veroorzaken schaduwen, ze zijn omslachtig om te dragen en onpraktisch om te vervaardigen.

Nu helpt door de EU gefinancierd onderzoek bij het creëren van een nieuw materiaal:2D-lenzen gecoat met galliumnitride, die onder LED blauw oplicht. Deze worden door het FLATLIGHT-project 'metasurfaces' genoemd. In een onlangs gepubliceerd artikel, meta-oppervlakken worden beschreven als dun en lichtgewicht in vergelijking met traditionele optica en toch eenvoudig te fabriceren in vergelijking met driedimensionale metamaterialen.

Het galliumnitride is uitgehouwen in pilaren die klein genoeg zijn om vertragingen te veroorzaken in de manier waarop lichtgolven er doorheen stromen. Na te hebben bestudeerd hoe pilaren met verschillende vormen licht vervormen, het project kan nu lenzen ontwerpen die het licht in elke richting dwingen, op verzoek zijwaarts of achteruit doorlussen. Dit aanpassingsvermogen, samen met een eenvoudiger productieproces en grotere draagbaarheid, biedt ruimte voor een breed scala aan toepassingen.

Hoewel het proces wordt verfijnd, het feit dat de technologie zo licht is, wekt belangstelling. De ruimte is een gebied waarin gewichtsbeperkingen cruciaal zijn en het Gaia-ruimtevaartuig gebruikt vergelijkbare materialen in zijn pogingen om licht te splitsen en de samenstelling van sterren nauwkeuriger te meten.

Echter, elke reeks pilaren werkt alleen binnen een beperkt aantal kleuren, wat betekent dat het object dat het verhult zichtbaar blijft in alle andere. Hoewel dit zou kunnen betekenen dat onzichtbaarheidsmantels ver weg zijn, de meta-oppervlakken hebben een groot potentieel in andere toepassingen. Door ze te combineren met optisch actieve halfgeleiders zoals indium gallium aluminiumnitride, zogenaamde InGaAlN, het project zal optische versterking en modulatiemogelijkheden aan het systeem toevoegen om nieuwe, efficiënte opto-elektronische apparaten.

Dat wil niet zeggen dat het project de mogelijkheid om een ​​onzichtbaarheidsmantel te ontwikkelen uit het oog heeft verloren! Het heeft een concept van conforme grenstransformatie ontwikkeld dat wordt beschreven als, 'een analytische methode – gebaseerd op afleidingen van het eerste principe – waarmee we transmissie en reflectie van licht kunnen ontwerpen voor elke interfacegeometrie en elke invallende golf.'

Ze stellen dat het concept een breed scala aan nieuwe ontwerpmogelijkheden biedt, bijvoorbeeld, objecten verbergen achter een 'optisch gordijn', optische illusies creëren door virtuele beelden te reflecteren, of om de diffractie te onderdrukken die in het algemeen optreedt tijdens lichtverstrooiing op gegolfde grensvlakken.