Une nouvelle publication dans Opto-Electronic Advances survole les métasurfaces dynamiques et les métadispositifs alimentés par le graphène.

Les métasurfaces, des interfaces artificielles structurées en sous-longueur d'onde, présentent des capacités sans précédent pour manipuler les ondes électromagnétiques (EM) allant du visible aux fréquences térahertz et micro-ondes.

Au cours de la dernière décennie, les métasurfaces statiques et les métadispositifs ont fait l'objet de nombreuses recherches. Cependant, en raison de la nature passive des blocs de construction en général constitués de métaux et/ou de diélectriques, leurs fonctionnalités ne peuvent pas être activement réglées in situ après la fabrication, ce qui entrave sérieusement leurs scénarios d'application tels que la lentille varifocale, l'holographie dynamique et l'orientation du faisceau dans LiDAR. . Motivés par ces exigences importantes, les scientifiques ont lutté pendant des années pour améliorer l'accordabilité dynamique des métasurfaces, et l'introduction de matériaux ou de composants actifs dans les métasurfaces passives a été proposée comme stratégie de première pensée.

À ce jour, divers matériaux et composants actifs tels que les oxydes conducteurs transparents, les matériaux à changement de phase, les matériaux 2D (en particulier le graphène), les diodes varactor, les matériaux élastiques et les systèmes micro-électro-mécaniques, ont été démontrés théoriquement et expérimentalement pour renforcer l'actif accordabilité aux métasurfaces et aux métadispositifs en appliquant des stimuli thermiques, électriques, optiques et mécaniques externes, donnant lieu à une nouvelle direction, c'est-à-dire des métasurfaces et des métadispositifs dynamiques (par exemple accordables, reconfigurables, programmables, intelligents et à codage numérique).

Il convient de noter que bien que les recherches antérieures constituent une source d'inspiration majeure pour les métasurfaces et les métadispositifs dynamiques, chaque type de matériau et de composant actif possède un ensemble de caractéristiques uniques, offre des opportunités encourageantes et souffre également de différentes limitations ainsi que de défis. Plusieurs articles de revue publiés ces dernières années se sont concentrés sur ce domaine pour discuter des questions susmentionnées. Cependant, un examen complet des métasurfaces et des métadispositifs dynamiques à base de graphène est toujours absent, qui sont d'une importance égale et même plus importante en raison des propriétés extraordinaires du graphène.

Dans cet article, les auteurs divisent les métasurfaces dynamiques renforcées par le graphène et les métadispositifs sont divisés en deux catégories, à savoir les métasurfaces avec des blocs de construction de graphène structuré et des métasurfaces hybrides intégrées au graphène, comme le montre la figure 1. L'état de l'art les développements dans la manipulation dynamique du spectre, la mise en forme du front d'onde, le contrôle de la polarisation et la conversion de fréquence sont hautement élaborés dans les champs proches/lointains et de manière globale/locale, respectivement. Les défis restants et les développements futurs potentiels sont également décrits et analysés.

Les auteurs pensent qu'en raison des avantages intrinsèques d'une empreinte compacte, d'une accordabilité électrique remarquable, d'un fonctionnement à large bande et à grande vitesse, le graphène et les matériaux 2D de type graphène propulsent les manipulations d'ondes EM à l'aide de métasurfaces vers de nouveaux sommets :du statique au dynamique, ce qui révolutionnera certainement les manipulations des ondes électromagnétiques et permettra de futures applications commerciales. + Explorer plus loin

Métasurfaces en cascade pour le contrôle dynamique des fronts d'onde THz