Japanse onderzoekers hebben met succes reflectieloze, meta-oppervlak met een hoge brekingsindex dat uiteindelijk in praktische toepassingen kan worden gebruikt om te verzenden, ontvangen, en manipuleren van licht en radiogolven in de terahertz-golfband (THz). THz wordt gemeten in miljoensten van een meter, bekend als micrometers. Het meta-oppervlak, een kunstmatig tweedimensionaal plat materiaal, was gemaakt van micro-sized gesneden metalen draden van zilverpasta-inkt geplaatst op zowel de voor- als achterkant van een polyimidefilm. Het team, onder leiding van Takehito Suzuki, Universitair hoofddocent aan de Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT) Institute of Engineering, publiceerden hun bevindingen op 29 april, 2021 in Optica Express .

Dergelijke platte meta-oppervlakken vertegenwoordigen een sprong voorwaarts in de studie van THz-optica, omdat ze flexibel kunnen zijn, aanpasbaar aan een veel breder scala aan mogelijke toepassingen, en veel kleiner dan de huidige generatie THz-optieken die afhankelijk zijn van natuurlijk voorkomende materialen met vaste brekingsindices in de THz-golfband, zoals cyclo-olefinepolymeer, magnesium oxide, en silicium. Een brekingsindex van een materiaal laat zien hoe langzaam elektromagnetische golven in het materiaal reizen in vergelijking met een vacuüm.

Een groter vermogen om te ontvangen, zenden, controle, en het manipuleren van elektromagnetische golven boven 1,0 THz is noodzakelijk om hun potentieel te ontsluiten, die grotendeels onaangeroerd blijft, volgens Suzuki. "Het reflectieloze meta-oppervlak met een hoge brekingsindex boven 1,0 THz kan een toegankelijk platform bieden voor terahertz platte optica zoals 6G draadloze communicatie en andere mogelijke commerciële toepassingen, "Zei Suzuki. "Naast de enorm hogere draadloze gegevensoverdrachtsnelheden, een beter vermogen om THz-golven te manipuleren met behulp van meta-oppervlakken kan de technologie op het gebied van golffrontvorming enorm vooruithelpen, straal vormen, polarisatie controle, en optische draaikolken-onderwerpen van groot belang voor de wetenschappelijke en communicatiegemeenschappen."

Het onderzoeksteam van Suzuki wilde het doel van de grotere wetenschappelijke gemeenschap ondersteunen om conventionele driedimensionale omvangrijke optische componenten te vervangen door tweedimensionale platte componenten. een prestatie die ruimte zou vrijmaken en de ontwikkeling van kleinere, meer aanpasbare wetenschappelijke en communicatie-instrumenten, evenals meer geavanceerde beveiligingscamera's.

Het team, Harumi Asada, Kota Endo, en Takehito Suzuki, creëerden hun experimentele metasurface met zilverpasta-inkt en een zeer dunne polyimidefilm. Snijd metaaldraden met een zilverpasta-inkt die op de film is gelegd door een superfijne inkjetprinter (SIJ Technology, Inc.) in staat om lijnen te trekken in de orde van 10 micrometer breed, leverden het resultaat op waarop ze hadden gehoopt:het metaoppervlak, die is gemaakt van 80, 036 paar gesneden metalen draden met zilverpasta-inkt op zowel de voor- als achterkant van een plot van 6x6 vierkante millimeter (ongeveer een miniatuur van een baby) van een polyimidefilm, heeft een hoge brekingsindex en lage reflectie bij 3,0 THz.

Suzuki en zijn samenwerkende wetenschappers zijn van plan om het potentieel van platte optica voor gebruik in de THz-golfband verder te onderzoeken. in de hoop schaalbare te vinden, commercieel levensvatbare materialen die geschikt zijn voor een breed scala aan toekomstig gebruik.