麻省理工學院的工程師和同事們匯報了一種可調諧的元表面的重要新進展，即用納米級結構圖案的平面光學設備，他們將其比作一把瑞士軍刀，而其被動的前輩可以被認為只是一種工具，相比前者的用途單調到就像一把平刃螺絲刀。這項工作的關鍵是該團隊發(fā)現的一種透明材料，它能快速和可逆地改變其原子結構。

　　“快速重組元表面的能力所開辟的應用是巨大的，”Yifei Zhang說，他是最近一期《自然-納米技術》雜志上一篇報告最新進展的論文的第一作者。張是材料科學與工程系（DMSE）的一名研究生。“我們很興奮，因為目前的工作克服了幾個障礙，將這些元表面落實到現實世界的應用中。”

　　在《自然-納米技術》論文中，麻省理工學院的研究人員描述了使用電流來可逆地改變材料結構，從而改變新的超表面的光學特性。在過去，他們使用笨重的激光器或一個爐子來提供必要的熱量。現在可以將整個有源光學裝置與電開關一起集成到硅芯片上，形成一個小型化的光學平臺。

　　該團隊還報告說使用該平臺展示了一系列可調諧的光學功能，其中包括一個光束轉向裝置通過將材料切換到不同的[內部]結構，可以向一個方向和另一個方向發(fā)送光，來回切換。

　　相變材料（PCMs）在熱的作用下改變其結構。它們在商業(yè)上被用于可重寫CD和DVD。一束激光改變了材料的局部結構，從無定形到結晶，這種變化可以用來編碼1和0--數字信息。

　　然而，傳統(tǒng)的PCM在光學應用方面有局限性。首先，它們是不透明的。它們不會讓光線通過。這促使研究人員發(fā)明了一種用于光學設備的新相變材料，它是透明的。今年早些時候團隊報告說，在傳統(tǒng)的PCM中加入另一種元素，硒的過程起到了作用。

　　這種由鍺、硒、銻和碲（GSST）組成的新材料是新超表面的關鍵。反過來，元表面不僅僅是一層GSST薄膜，它是一層只有約半毫米見方的GSST薄膜，上面有大約10萬個納米級結構。而這些，反過來能夠控制光的傳播。

　　這種可調諧的元表面，即即使名義上是‘平的’或非常薄的表面也能調節(jié)光的反射，是非常有趣的。它們可以極大地減少透鏡的體積，而透鏡當然是用在所有操縱光線的地方。[麻省理工學院]使用低損耗的相變材料（即，它們吸收很少的光），為實現這一目標提供了真正的途徑。

　　根據同一期《自然-納米技術》的一篇關于麻省理工學院和斯坦福大學進展的“新聞與觀點”文章，“這些工作在基于PCM的可調節(jié)元表面方面取得了突破”。然而，《新聞與觀點》的作者強調，兩種方法都有缺點。

　　例如，他們的小型化光學平臺中使用的加熱器目前是由金屬制成的。但“金屬對光學來說是有問題的，因為它們會吸收光線，因此團隊正在研究一種由硅制成的新加熱器，它是透明的。”