В журнале Nature Communications вышла работа, в которой международная команда исследователей с участием исследователей из ИТМО представила активно управляемые метаповерхности на основе монокристаллических кремниевых мембран. Это достижение открывает новые возможности для управления светом в среднем инфракрасном диапазоне, который традиционно считается сложным из-за нехватки подходящих материалов.

Главная гордость разработки в том, что она впервые объединяет сразу три важных свойства. Во‑первых, это рекордная добротность Q, достигшая 3000 в среднем ИК‑диапазоне, что намного выше прежних показателей. Во‑вторых, глубина модуляции превышает 50 процентов, что даёт высокий контраст. И наконец, платформа полностью совместима с CMOS‑технологией и позволяет изготавливать метаповерхности на 4‑дюймовых пластинах, а значит, её можно масштабировать для промышленного производства.

Устройство поддерживает два режима динамической настройки. При электротермическом управлении за счёт джоулева нагрева можно переключать состояние с частотой до 14.5 кГц, используя стандартные напряжения. А при оптическом возбуждении генерация носителей в кремнии обеспечивает наносекундное время отклика и потенциально позволяет выйти на субгигагерцовые скорости.

Такая фундаментальная разработка не просто демонстрирует новый уровень контроля над светом в непростом среднем инфракрасном диапазоне, но и предлагает практическое решение для создания быстрых и недорогих оптических модуляторов. В перспективе их можно использовать в свободно-пространственной связи, спектроскопии и управлении тепловым излучением.