En ny publikation i Opto-Electronic Advances översikter dynamiska metasytor och metadevices som bemyndigas av grafen.

Metasytor, strukturerade gränssnitt med artificiella subvåglängder, uppvisar oöverträffade möjligheter att manipulera elektromagnetiska (EM) vågor som sträcker sig från synliga till terahertz och mikrovågsfrekvenser.

Under det senaste decenniet har statiska metasytor och metadevicer undersökts omfattande. På grund av den passiva karaktären hos byggstenar i allmänhet gjorda av metaller och/eller dielektrikum, kan deras funktionalitet dock inte aktivt ställas in på plats efter tillverkning, vilket allvarligt försvårar deras tillämpningsscenarier såsom varifokal lins, dynamisk holografi och strålstyrning i LiDAR . Motiverade av dessa betydande krav har forskare kämpat i åratal för att förbättra den dynamiska avstämningsförmågan hos metasytor, och att introducera aktiva material eller komponenter i de passiva metasytorna har föreslagits som den första tankestrategin.

Hittills har olika aktiva material och komponenter, såsom transparenta ledande oxider, fasförändringsmaterial, 2D-material (särskilt grafen), varaktordioder, elastiska material och mikroelektromekaniska system, demonstrerats teoretiskt och experimentellt för att stärka den aktiva inställning till metasytor och metadevices genom att applicera extern termisk, elektrisk, optisk och mekanisk stimulans, vilket ger upphov till en ny riktning, dvs dynamiska (t.ex. avstämbara, omkonfigurerbara, programmerbara, intelligenta och digitala kodningar) metasytor och metadevices.

Det bör noteras att även om tidigare forskning ger en stor inspirationskälla för dynamiska metasytor och metadevices, har varje typ av aktivt material och komponent en uppsättning unika egenskaper, ger uppmuntrande möjligheter och lider även av olika begränsningar och utmaningar. Flera översiktsartiklar som publicerats de senaste åren har fokuserat på detta område för att diskutera ovan nämnda frågor. En omfattande genomgång av grafenbaserade dynamiska metasytor och metadevicer saknas dock fortfarande, vilka är lika och ännu mer betydelsefulla på grund av grafens extraordinära egenskaper.

I den här artikeln delar författarna upp grafenförstärkta dynamiska metasytor och metadevicer är indelade i två kategorier, d.v.s. metasytor med byggstenar av strukturerad grafen och hybridmetasytor integrerade med grafen, som visas i Fig. 1. Det senaste. utvecklingen inom dynamisk spektrummanipulation, vågfrontsformning, polarisationskontroll och frekvensomvandling är mycket utarbetade i nära/fjärrfält respektive globalt/lokalt. Återstående utmaningar och potentiell framtida utveckling skisseras och analyseras också.

Författarna tror att på grund av de inneboende fördelarna med kompakt fotavtryck, anmärkningsvärd elektrisk inställning, bredband och höghastighetsdrift, driver grafen och grafenliknande 2D-material fram EM-vågsmanipulationerna med hjälp av metasytor till en ny höjd:från statisk till dynamisk, vilket kommer säkerligen att revolutionera EM-vågsmanipulationer och möjliggöra framtida kommersiella tillämpningar. + Utforska vidare

Kaskadförsedda metasytor för dynamisk kontroll av THz-vågfronter