Растущее использование метаматериалов в области оптики не зависит от ограниченного набора материалов, встречающихся в природе, а скорее от искусственных конструкций, которые могут быть разработаны для управления многими свойствами света. Этот контроль достигается за счет использования метаматериалов, которые представляют собой не столько отдельные вещества, сколько целые искусственные структуры, которые могут быть спроектированы так, чтобы проявлять свойства, которые не так легко найти в природе.

В своей последней серии экспериментов команда Duke продемонстрировала, что разработанная ими конструкция из метаматериала может создавать голограммы, подобные изображениям на кредитных или банковских картах, в инфракрасном диапазоне света, чего раньше не делалось.

Инженеры Duke отмечают, что, хотя этот прогресс был достигнут на определенной длине волны света, принципы, использованные для проектирования и создания метаматериала в их экспериментах, должны применяться для управления светом на большинстве частот.

"В прошлом наша способность создавать оптические устройства была ограничена свойствами природных материалов", - сказал Стефан Ларуш, научный сотрудник в области электротехники и вычислительной техники в инженерной школе Пратта при университете Дьюка. "Теперь, с появлением метаматериалов, мы можем практически делать со светом все, что захотим.

"В дополнение к голограммам разработанный нами подход легко распространяется на широкий спектр оптических устройств", - сказал Ларуш. "Если это будет реализовано, полные трехмерные возможности откроют дверь для новых устройств, сочетающих широкий спектр свойств. Наши эксперименты дают представление о возможностях, доступных для передовых оптических устройств на основе метаматериалов, которые могут поддерживать довольно сложные свойства материалов ".

Результаты экспериментов Ларуша, которые проводились в лаборатории старшего научного сотрудника Дэвида Р. Смита, профессора электротехники и вычислительной техники, появились в передовой онлайн-публикации журнала Nature Materials. Исследование было поддержано многопрофильной университетской исследовательской инициативой Исследовательского управления армии (MURI).

Устройство из метаматериала, созданное командой Duke, совсем не похоже на линзу, хотя его способность контролировать направление лучей, проходящих через него, превосходит способность обычной линзы. В то время как традиционные линзы изготовлены из прозрачных материалов, таких как стекло или пластик, с тщательно отполированными поверхностями, новое устройство больше похоже на миниатюрный набор коричневых жалюзи.

Эти метаматериалы изготовлены из тонких пластин того же материала, который используется для изготовления компьютерных чипов. Металлические элементы выгравированы на этих плитах, образуя рисунок, подобный решетке. Металлические элементы могут быть расположены неограниченным образом, в зависимости от желаемых свойств.

"Существует несомненный потенциал для создания гораздо более совершенных и функциональных оптических устройств, если удастся получить больший контроль над лежащими в основе материалами", - сказал Ларуш. "Способность проектировать и изготавливать компоненты этих конструкций из метаматериалов достигла того уровня, когда мы теперь можем создавать еще более сложные конструкции.

"Мы считаем, что практически любое оптическое устройство можно сделать более эффективным с использованием этих новых подходов", - сказал он.