Новий метаматеріал змінює свої оптичні характеристики без механічного впливу. Це дозволить використовувати його в сучасних оптичних приладах, які потребують постійних змін своїх характеристик взаємодії зі світлом. Крім того, метаматеріал значно здешевить виробництво складних пристроїв, що використовують лінзи, виготовлені з подібних матеріалів.
Метаматеріали можуть бути як плоскими, так і об'ємними. Якщо мова йде про плоскі метаматеріали, то їх називають метаповерхностями.
"Метаповерхності дозволяють досягти дуже багатьох цікавих ефектів в управлінні світлом, - розповідає старший науковий співробітник Нового фізтеху Університету ІТМО Іван Синєв. - Однак у них є проблема - всі їхні властивості закладаються в момент виробництва і далі залишаються незмінними. Для пристроїв практичного застосування хотілося б цими властивостями керувати не тільки в момент створення, але і в міру використання ".
Метаматеріали для адаптивної оптики вчені з ІТМО шукали разом з англійськими колегами з Університету Ексетера. Як «підходящих кандидатів» розглядали матеріали з фазовою пам'яттю - з'єднання німеччина, сурьми і телура.
"Ми зробили розрахунки того, як повинен виглядати новий композитний матеріал на основі кремнію, - додає інженер Нового фізтеха Павло Трофімов, - вставка з GeSbTe у нас представлена у вигляді тонкого шару між двома шарами кремнію. Виходить такий бутерброд - спочатку на вихідну підкладку напилюється кремній, потім шар матеріалу з фазовою пам'яттю, потім знову кремній ".
Застосувавши електронну літографію, вчені отримали мікроскопічні гібридні диски - метаповерхність, з якою вже працювали. Поєднання двох матеріалів і дало важливий ефект - рівень прозорості поверхні можна було динамічно змінювати.
Секрет криється в тому, що у кремнієвого диска є в ближній інфрачервоній зоні два оптичних резонанси, що дозволяють особливо сильно відображати спрямований на поверхню ВК-промінь. А шар GeSbTe дозволив за певних умов «вимикати» один з цих резонансів, роблячи диск практично повністю прозорим для світла в ближньому інфрачервоному спектрі.
"Щоб перемикати метаповерхність між двома станами, ми використовували імпульсний лазер з досить високою енергією, - розповідає Павло Трофімов. - Короткий лазерний імпульс нагріває шар GeSbTe до температури плавлення, після чого той швидко остигає і аморфізується. Якщо ж на диск впливати серією коротких імпульсів, то він остигає повільніше, застигаючи в кристалічній структурі ".
