Обычный датчик света отвечает на вопрос «сколько света», но не «откуда он пришёл». Для этого ставят линзы, зеркала или целые матрицы. В новой работе предложен датчик, который сам, без всякой оптики, определяет направление луча.
Внутри датчика — тонкий слой, где электроны свободно скользят, как вода в мелкой тарелке. По краям слоя прижаты два металлических контакта. Когда свет падает не сверху, а под углом, волна света входит в слой неравномерно: у одного края она сильнее, у другого слабее. Электроны отзываются на этот перекос и начинают двигаться — возникает электрический ток. Причём ток течёт даже при нулевом напряжении, сам по себе.
Чтобы узнать не только сторону, но и точный угол, нужно заставить электроны колебаться в резонанс. Если менять их плотность (как настраивают гитарную струну), при некоторой плотности колебания становятся особенно сильными. По тому, насколько сильно при этом течёт ток, можно вычислить угол падения света.
Такой датчик не нуждается в линзах, зеркалах или движущихся частях. Он плоский и может быть совсем маленьким. В будущем подобные устройства пригодятся в роботах, системах навигации и даже в очках дополненной реальности, где важно знать, откуда пришёл свет.
Слой электронов в таком датчике можно сделать толщиной в один атом — например, из графена. Тогда всё устройство будет прозрачным и гибким, как плёнка.
В сериале «Звёздный путь» корабли определяют направление на источник излучения без поворота антенн — похоже, будущее приближается.