Метаповерхность для аналоговых математических вычислений

Учёным удалось изготовить 2D-материал (метаповерхность), способный осуществлять математические операции дифференцирования и интегрирования. То есть материал находит производные и интегралы функции. Своеобразный «аналоговый компьютер» изменяет характеристики (амплитуда и фаза) лазерного луча, который направляют на метаповерхность.





Работа специалистов из университета Южной Дании опубликована в журнале Nano Letters.



Метаповерхность состоит из массива крошечных металлических рассеивателей, каждый из которых меньше длины волны света, проходящего через них. Фотография вверху сделана с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Слева показан дифферециатор размером 50 х 50 нм, а справа — интегратор такого же размера. Первая метаповерхность вычисляет производные, а вторая — интегралы.

Датские учёные изготовили материал из наночастиц золота в качестве рассеивателей. Они закрепляются на подкладке из диоксида кремния и на золотой плёнке. При подсветке метаматериала лазерным лучом с длиной волны 800 нм свет возбуждает поверхностные плазмоны, они уходят в промежуточный слой диоксида кремния. Впервые учёным удалось одновременно контролировать и амплитуду, и фазу световых волн отражённого света.

Преимущество метаматериалов состоит в том, что они на несколько порядков тоньше, чем обычные оптические элементы, как линзы или волновые пластины. Столь малая толщина потенциально позволяет разрабатывать миниатюрные, компактные оптические схемы, в которых аналоговые математические вычисления станут одним из применений.

Источник: geektimes.ru/post/244430/