Для управления светом сегодня используются изогнутые линзы, которые часто изготавливаются из вогнутого или выпуклого стекла, по-разному преломляющего свет. Эти типы линз можно найти во всем - от высокотехнологичного оборудования, такого как космические телескопы и радарные системы, до предметов повседневного обихода, включая объективы для фотоаппаратов и очки. Но стеклянные линзы занимают много места, и их трудно уменьшить без ущерба для их функциональности.

Однако с плоскими линзами может оказаться возможным изготовить оптику очень малого размера, а также найти новые области применения. Они известны как металлинзы и являются примерами оптических метаповерхностей, которые формируют быстро растущую область исследований с большим потенциалом, хотя в настоящее время технология имеет свои ограничения.

"Метаповерхности работают таким образом, что наноструктуры располагаются в виде узоров на плоской поверхности и становятся приемниками света. Каждый приемник, или антенна, улавливает свет определенным образом, и вместе эти наноструктуры могут позволить управлять светом по вашему желанию", - говорит Магнус Йонссон, профессор прикладной физики Университета Линчепинга.

Сегодня существуют оптические метаповерхности, изготовленные, например, из золота или диоксида титана. Но главная проблема заключалась в том, что функция метаповерхностей не могла быть скорректирована после изготовления. Как исследователи, так и промышленность запросили такие функции, как возможность включать и выключать метаповерхности или динамически изменять фокусную точку металинзы.

Но в 2019 году исследовательская группа Магнуса Йонссона из Лаборатории органической электроники показала, что проводящие пластмассы (проводящие полимеры) могут расколоть этот орех. Они показали, что пластик может оптически функционировать как металл и, таким образом, использоваться в качестве материала для антенн, которые создают метаповерхность. Благодаря способности полимеров окисляться и восстанавливаться наноантенны можно было включать и выключать. Однако эксплуатационные характеристики метаповерхностей, изготовленных из проводящих полимеров, были ограничены и несопоставимы с метаповерхностями, изготовленными из традиционных материалов.

Теперь той же исследовательской группе удалось повысить производительность в десять раз. Точно контролируя расстояние между антеннами, они могут помогать друг другу благодаря своего рода резонансу, который усиливает взаимодействие света, называемому коллективным резонансом решетки.

"Мы показываем, что метаповерхности, изготовленные из проводящих полимеров, по-видимому, способны обеспечивать достаточно высокие эксплуатационные характеристики, чтобы быть пригодными для практического применения", - говорит Дунцин Линь, главный автор исследования и постдок в исследовательской группе.

До сих пор исследователям удавалось изготавливать управляемые антенны из проводящих полимеров для инфракрасного излучения, но не для видимого. Следующим шагом является разработка материала, который был бы функционален также в спектре видимого света.