Fotonik är ett snabbt växande område där några av de mest sci-fi-idéerna från det inte så avlägsna förflutna, tar form. Nu för EU-finansierad forskning tanken på en osynlighetskappa närmare genom att använda mikroskopiska strukturer som kan böja ljus.

Optiska enheter genomgår en revolution:de krymper, integreras mer effektivt, med framsteg som alltmer blir tillgängliga för massmarknader. Medan traditionell optik mäts i centimeter, de senaste innovationerna använder nanoskalaobjekt för att styra, guide, och fokusera ljus.

Vår förmåga att forma metalliska material har lett till området nanofotonik. 3D-metamaterial bidrar till utvecklingen av högupplösta linser och cloaking-enheter. Men de har nackdelar. De kämpar för att böja ljus i vågor som är synliga för blotta ögat, de absorberar ljus som orsakar skuggor, de är besvärliga att bära och opraktiska att tillverka.

Nu hjälper EU-finansierad forskning att skapa ett nytt material:2-D-linser belagda med galliumnitrid, som lyser blått under LED. Dessa kallas FLATLIGHT -projektet för 'metasurfaces'. I en tidning som nyligen publicerades metasytor beskrivs som tunna och lätta jämfört med traditionell optik och ändå enkla att tillverka jämfört med tredimensionella metamaterial.

Galliumnitriden är huggen i pelare som är tillräckligt små för att skapa förseningar i hur ljusvågor flyter genom dem. Efter att ha studerat hur olika formade pelare snedvrider ljus, projektet kan nu designa linser som tvingar ljus i alla riktningar, slinga den i sidled eller bakåt på begäran. Denna anpassningsförmåga, tillsammans med en enklare produktionsprocess och större portabilitet, öppnar utrymme för ett brett spektrum av applikationer.

Även om processen förfinas, det faktum att tekniken är så lätt väcker intresse. Rymden är ett område där viktbegränsningar är avgörande och Gaia -rymdfarkosten använder liknande material i sina ansträngningar att dela ljus och hjälpa till att mäta stjärnornas sammansättning mer exakt.

Dock, varje uppsättning pelare fungerar bara inom ett smalt färgområde, vilket innebär att föremålet som det täcker förblir synligt i alla andra. Även om detta kan betyda att osynlighetskappor är en väg bort, metasytorna har stor potential i andra applikationer. Genom att kombinera dem med optiskt aktiva halvledare såsom indiumgalliumaluminiumnitrid, så kallad InGaAlN, projektet kommer att lägga till optisk förstärkning och moduleringskapacitet i systemet för att skapa nya, effektiva optoelektroniska enheter.

Därmed inte sagt att projektet har tappat ur sikte möjligheten att utveckla en osynlighetskappa! Den har utvecklat ett koncept om konform gränstransformation som beskrivs som, 'en analytisk metod - baserad på första principledningar - som gör att vi kan konstruera överföring och reflektion av ljus för alla gränssnittsgeometri och varje given infallsvåg.'

De säger att konceptet ger ett brett utbud av nya designmöjligheter, till exempel, att gömma föremål bakom en 'optisk gardin', att skapa optiska illusioner genom att reflektera virtuella bilder, eller för att undertrycka diffraktionen som vanligen uppstår under ljusspridning vid korrugerade gränssnitt.