EInżynierowie na Uniwersytecie Kalifornijskim San Diego używali metamateriałów do rozwoju świata.'pierwszy półprzewodnik-wolne, lekkie-sterowane mikroelektroniczne urządzenie, które by ło tylko podekscytowane przez niski-napięcie, niskie-lasery elektryczne.Przewodnictwo jest dziesięć razy wyższe od tradycyjnego.Technologia ta sprzyja wytwarzaniu szybszych, bardziej wydajnych mikroelektronicznych urządzeń i oczekuje się, że wyprodukują one bardziej wydajne panele słoneczne.

Skuteczność istniejących konwencjonalnych urządzeń mikroelektronicznych, takich jak tranzystory, jest ostatecznie ograniczona przez wydajność ich materiałów składowych.Na przykład, charakter samego półprzewodnika ogranicza przewodność lub przepływ elektronów w urządzeniu.Ponieważ półprzewodniki mają-Oznacza to, że musi być zastosowana jakaś zewnętrzna energia, która spowoduje, że elektrony przeskoczą przez lukę pasmową.Ponadto prędkość elektronów jest również ograniczona, ponieważ kiedy elektrony przechodzą przez półprzewodnik, zawsze zderzają się z atomami wewnątrz półprzewodnika.

Grupa Stosowana Elektromagnetyczna, pod przewodnictwem Dan a Sievenpipera, profesora inżynierii elektrycznej w UC San Diego, zbadała ograniczenia wykorzystania elektronów wolnych od przestrzeni kosmicznej w celu zastąpieniaepółprzewodniki w celu przezwyciężenia ograniczeń tradycyjnej elektroniki.Ebrahim Forati, pierwszy autor badania, powiedział:"I mamy nadzieję, że osiągniemy to na poziomie mikro."

Proces uwalniania elektronów z materiałów jest jednak trudny.Proces ten wymaga zastosowania wysokiego napięcia (co najmniej 100 woltów) i wysokiej mocy laser a UV, lub wymaga ekstremalnie wysokich temperatur (ponad 1000 stopni Fahrenheit), co jest niepraktyczne w mikron i nanoskali urządzeń elektronicznych.

Skanowanie mikroskopu elektronowego (SEM) obrazu półprzewodnika-wolne mikroelektroniczne urządzenie (górny lewy) i jego powierzchnia powierzchniowa (górny prawy, dolny)

Aby sprostać temu wyzwaniu, zespół West Piper zaprojektował zdjęcie-Emisywna mikro-Urządzenie, które może uwalniać elektrony z materiału, a warunki uwalniania są mniej wymagające.

Urządzenie składa się z podłoża krzemowego, bariery z ditlenku krzemu, a na jego powierzchni jest nazywana"Metapowierzchni."Powierzchnia okularów składa się z równoległego paska Au (złota) i grzyba-Jak w "Au nanostructure array".

Powierzchnia Au Meta jest zaprojektowana do produkcji"gorące punkty"z wysokim-natężenie pola elektryczne przy zastosowaniu niskiego napięcia prądu stałego (mniej niż 10-woltów) i niskiego-moc laserów podczerwieni jednocześnie.Te"gorące punkty"Energia jest wystarczająca do"ciągnij"elektrony z metalu uwalniają wolne elektrony.

Wyniki badania urządzenia pokazują, że jego przewodność wzrasta o dziesięć razy.Ibrahim powiedział:"Oznacza to, że można kontrolować więcej wolnych elektronów."

Western Piper powiedziała:"Oczywiście nie zastąpi to wszystkich urządzeń półprzewodnikowych, ale dla niektórych konkretnych zastosowań, może to być najlepsze rozwiązanie, takie jak urządzenia wysokiej częstotliwości lub wysokiej mocy."

Według badaczy, aktualny Au super-wyższa powierzchnia jest tylko dowodem-w-projekt koncepcji.Dla różnych typów urządzeń mikroelektronicznych, różne super-są potrzebne wzory powierzchni i optymalizacji.Naukowcy twierdzą, że następnym krokiem jest zrozumienie skalowalności tych urządzeń i ograniczeń ich działania.

Oprócz zastosowań elektronicznych, zespół bada inne zastosowania technologii, takie jak fotochemia, fotoataliza itp., w celu osiągnięcia nowych urządzeń fotowoltaicznych lub zastosowań środowiskowych.