基于聚合物的可调谐光学元件允许使用可随光切换的超表面

耶拿大学化学和物理系的一个跨学科研究小组开发了一种材料涂层，其光折射特性可以在不同状态之间精确切换。该团队由Felix Schacher、Sarah Walden、Purushottam Poudel和Isabelle Staude领导，将对光反应的聚合物与所谓的超表面结合在一起

这项创新创造了可能用于信号处理的新光学组件。他们的发现已经发表在《ACS Nano》杂志上

“超表面和光可切换聚合物在原理上已经知道了几十年，”固态物理研究所的Sarah Walden解释道，她现在领导着澳大利亚的一个研究小组。她补充道，“但我们是第一个将两者以这种形式结合起来，开发用于光学应用的新组件的公司。”

金属表面是纳米结构的薄层，其特征结构尺寸小于光的波长。这允许光的特性及其传播受到特定影响，从而实现各种光学功能，否则这些功能将由透镜、偏振器或光栅执行。另一方面，可切换聚合物是一种塑料，其特性（如光折射率）可以在不同状态之间变化

“我们使用的聚合物含有染料分子，”有机化学和高分子化学研究所的Felix Schacher继续说道。“这意味着它们吸收特定波长的光，并在这样做的过程中改变其结构，从而改变其性质，例如在这种情况下的光的折射率。”

要将染料切换回具有相应性质的先前结构，需要不同波长的光。物理学家Isabelle Staude解释道：“我们的系统的特殊之处在于，折射率的变化会影响涂有这种聚合物的超表面的光学特性。”

即使与之前已知的类似系统相比，所实现的变化也惊人地显著。这位物理学家总结道：“因为聚合物根据染料的不同表现出不同的吸收，所以各种效应可以很好地相互分离或组合。”

除了这个有希望的结果外，该团队还做出了一个令人惊讶的发现。Schacher阐述道：“在我们的工作中，我们分别使用了两种不同的染料，每种染料都应用于超表面。这证实了这种效果。”。“然而，当混合两种可切换的聚合物时，会产生额外的影响，”他报告说。“我们怀疑这两种不同的染料分子相互作用，但目前还不能确定。”需要进一步的研究来阐明这种有趣的行为

尽管这些可切换表面的主要重点是演示基本原理，但研究小组可以设想几种应用。研究人员表示：“由于这些表面可以通过光在不同的性质状态之间切换，传感器技术是一个自然的应用领域。”

还可以想象，这种可切换表面可以用于光学数据处理。Schacher说：“当然，如果这些组件可以用于光学神经网络，我们的团队会很高兴，例如，它可以像现在的电子人工智能一样处理图像信息。”

“然而，由于这种类型的数据处理是基于光而非电子的，因此它比传统的基于计算机的人工智能更节能、更快。”