新的光学技术使用“超表面”，能够超高效地控制光线，其潜在应用包括先进的太阳能电池、计算机、电信、传感器和显微镜，已经接近商业化。
普渡大学电子与计算机工程副教授Alexander Kildishev说，这种超表面可以使“平面光子学”设备和光开关小到足以集成到计算机芯片中，用于信息处理和通信。
他说:“我认为我们现在已经掌握了足够的知识，可以实际地开始为一些应用开发设备原型。”
Metasurfaces的承诺在星期五（3月15日）在期刊上的文章中描述了科学．这篇文章是基尔迪舍夫与人合著的;电气与计算机工程助理教授Alexandra Boltasseva;以及普渡大学纳米光子学科学主任弗拉基米尔·m·沙拉耶夫Birck纳米技术中心也是一位杰出的电子和计算机工程教授。
超表面是由“超材料”组成的极薄薄膜，这些“超材料”组件包含特征、图案或元素，如微小天线或交替的氧化物层，从而实现对光线的空前控制。经过大约15年的开发，这种超材料在纳米尺度上的精确设计方面具有非凡的潜力。
光学纳米光子电路可能利用被称为“表面等离子体”的电子云来操纵和控制传统激光设备中过于微小的光路径。
超表面通常使用电子束光刻或聚焦离子束铣削制造，也可能由与现有半导体制造和工业工艺兼容的材料制成。
基尔迪舍夫说:“这是超表面吸引人的特征之一。”“如果我们使用某些类型的电浆子材料，它们可以集成到现有的半导体工艺中，这使它们可以实现商业化。”
电浆子超材料有望在许多方面取得进展，包括可能的“超透镜”，可以使光学显微镜的功能提高10倍;先进的化学传感器;用于更高效太阳能电池的新型光收集系统;使用光而不是电子信号来处理信息的电脑和消费电子产品;还有一件隐形斗篷。
超表面可以与称为石墨烯的碳薄片结合。
基尔迪舍夫说:“如果施加电压，石墨烯的光学性质就会改变，如果将石墨烯层与超表面结合，这些性质就会发生巨大变化。”
超表面可以使单光子——构成光的微小粒子——在未来的计算机中进行交换和路由成为可能。虽然使用光子可以极大地提高计算机和通信的速度，但传统的光子设备无法小型化，因为光的波长太大，无法放入集成电路所需的微小元件中。
然而，Shalaev说，纳米结构的超材料可以减少光子的大小和光的波长，从而创造出新型的纳米光子器件。
一些新材料的应用可能涉及近红外光，这是电信和光纤的关键光谱范围。其他材料也可能适用于光谱可见范围内的光。
与自然材料不同，超材料的折射率可能小于1或小于零。当电磁波(包括光)从一种物质进入另一种物质时发生弯曲，就会发生折射。当一根棍子放在一杯水中，从外面看是弯曲的，就会产生弯曲的效果。能够创造出折射率为负或介于1到0之间的材料，预示着变换光学这一新领域的一系列潜在突破。
使用超材料的新技术的发展受到两个主要限制的阻碍:太多的光被超材料中的金属(如银和金)“丢失”或吸收，以及这些材料需要被更精确地调整，以使它们具有适当的折射率。由新型低损耗等离子体材料组成的超薄超表面是一种很有前途的解决这一挑战的方法。
研究人员正在努力替代材料中的银和金，方法是在半导体中加入金属杂质，使其更具金属性;或者在金属中加入非金属元素，实际上减少了金属的金属性。Boltasseva说，这些材料包括透明导电氧化物和氮化钛。
了下:快速原型
