MIT створив піксельно керований інфрачервоний оптичний чип

Дослідники Массачусетського технологічного інституту створили компактний оптичний пристрій, у якому кожен мікроскопічний піксель окремо керує середнім інфрачервоним світлом. Чип працює як переналаштовувана лінза без рухомих деталей: він може змінювати фокус і вибірково підсилювати потрібні сигнали для тепловізійних камер, аналізу хімічних сполук або контролю забруднення. Роботу опублікували в Nature Communications.

Лабораторний зразок має масив метаповерхні розміром 6 на 6 пікселів. Дослідники виготовили його переважно за звичайними процесами напівпровідникової фабрики та перевірили багаторазове перемикання. Це важливо для подальшого масштабування: попередні активні метаповерхні часто могли змінювати стан лише цілком або потребували окремого дроту для кожного пікселя.

Як чип перемикає окремі пікселі

Команда використала перехресну сітку з двох шарів мідних провідників. У точках їхнього перетину легований кремній нагріває фазозмінний матеріал і переводить його між кристалічним та аморфним станами. Від цього змінюється взаємодія конкретного пікселя з інфрачервоним світлом. Діодний селектор водночас стримує небажані струми через сусідні елементи. За розрахунками авторів, така архітектура може підтримувати масиви з мільйонами пікселів.

Середній інфрачервоний діапазон дає змогу виявляти теплові сигнатури й молекули, зокрема метан і пропан. Тому потенційні застосування охоплюють пошук витоків газу, спостереження за атмосферою, тепловізійну зйомку, нічне бачення та аерокосмічні системи. Наступний крок команди — збільшити кількість пікселів і зробити пристрій достатньо надійним для збирання складніших інфрачервоних даних. Окремий довший напрям — оптичні обчислення, де метаповерхня може кодувати ваги нейромережі без традиційної електронної обробки кожної операції.