Команда профессора Ши уже много лет работает над технологией метаповерхностей и их применением.

Метаповерхность — это искусственный материал, состоящий из микроскопических элементов (меньше длины волны света или радиосигнала), которые могут необычно преломлять, отражать или поглощать излучение. Если обычные линзы громоздкие, то метаповерхность толщиной с бумагу может фокусировать волны так же эффективно.

Исследование началось с двух насущных проблем: угрозы, которую представляют взрывоопасные жидкости, и низкой эффективности традиционных методов их обнаружения.

В аэропортах, например, быстро и точно определить опасную жидкость — всегда было сложной задачей, — говорит профессор Ши. — Наша разработка может изменить ситуацию.

Чтобы решить эту проблему, ученые объединили три передовые технологии:

• программируемые метаповерхности  (способные менять свойства в реальном времени),
• радиосистемы с программным управлением,
• искусственный интеллект для анализа данных.

Раньше системы могли распознавать только одну жидкость за раз и часто ошибались.

Теперь же метод позволяет проверять несколько веществ одновременно с почти абсолютной точностью.

Мы первые, кто применил свойства метаповерхностей для анализа жидкостей, — подчеркивает профессор Ши. — Это не просто точнее старых методов, но и открывает новые возможности для безопасности.

Команда разработала специальный алгоритм, который:

• создает несколько независимых каналов для анализа,
• использует ИИ для распознавания жидкостей,
• устойчив к помехам.

Эксперименты показали, что система работает почти без ошибок, при этом она дешевле и проще в использовании, чем аналоги.

Это только начало, — объясняет профессор.

Дальше мы хотим:

1. добавить миллиметровые волны, чтобы различать жидкости на молекулярном уровне,
2. сделать компактные чипы для мобильных устройств,
3. подключить облачные системы для мониторинга в реальном времени.

Планируется применять технологию не только в безопасности, но и в медицине (например, для анализа крови без уколов) и экологии.

Результаты опубликованы в издании National Science Review.

Главное преимущество исследования — скорость и точность. В аэропортах, на вокзалах, на крупных мероприятиях система сможет за секунды определить, есть ли в бутылке вода, спирт или взрывчатка, без вскрытия тары. Это резко снизит риски терактов.

В медицине технология может использоваться для неинвазивной диагностики — например, анализа состава крови или уровня глюкозы без забора крови. В промышленности — для контроля качества жидкостей (топливо, химикаты).

Пока неясно, как система поведет себя в реальных условиях с большим потоком людей. Лабораторные испытания — это одно, а работа в шумной, загруженной среде (где есть металлические предметы, радиопомехи, люди двигаются) — другое. Также открыт вопрос о стоимости массового внедрения.

Ранее ученые создали метаповерхность для независимого управления спинами света.