Вчені створили найтоншу лінзу на Землі

Квантовий феномен дозволив вченим розробити лінзу товщиною всього в три атоми, яка вважається найтоншою з усіх, які коли-небудь створювали. Як не дивно, інноваційний підхід дозволяє світлу пропускати більшість довжин хвиль – функція, завдяки якій він має величезний потенціал у волоконно-оптичному зв’язку та таких гаджетах, як окуляри доповненої реальності.

Дослідники, які винайшли лінзи, з Амстердамського університету в Нідерландах і Стенфордського університету в США, кажуть, що їхня інновація сприятиме розвитку досліджень лінз цього типу, а також мініатюрних електронних систем.

«Лінзу можна використовувати в програмах, де огляд через лінзу не повинен заважати, але невелика частина світла може бути використана для збору інформації», — говорить Йорік ван де Гроеп, нанонауковець з Університету Амстердама.

Замість того, щоб використовувати вигнуту поверхню прозорого матеріалу для викривлення світла в процесі заломлення, натомість вхідні хвилі фокусуються серією рифлених країв за допомогою дифракції. Ця технологія, відома як лінза Френеля або зонна пластинчаста лінза, використовувалася протягом століть у виробництві тонких легких лінз, подібних до тих, що використовуються в маяках.

Щоб надати технології квантовий імпульс, дослідницька група вигравірувала концентричні кільця в тонкому шарі напівпровідника під назвою дисульфід вольфраму (WS₂). Коли WS₂ поглинає світло, його електрони рухаються таким чином, що залишає щілину, яку можна розглядати як своєрідну частинку.

Разом електрон і його «дірка» утворюють так званий екситон, який має властивості, які сприяють ефективності фокусування дуже певних довжин хвиль світла, пропускаючи інші довжини хвиль без змін. Розмір кілець і відстань між ними дозволяли лінзі фокусувати червоне світло на відстані 1 міліметра. Команда виявила, що хоча об’єктив працює за кімнатної температури, за нижчих температур його можливості фокусування стають ще ефективнішими.

Далі дослідники хочуть провести додаткові експерименти, щоб побачити, як можна далі маніпулювати поведінкою екситонів, щоб покращити ефективність і можливості лінзи. Майбутні дослідження можуть включати оптичні покриття, які можна наносити на інші матеріали, наприклад, а також зміни електричного заряду.

«Екситони дуже чутливі до щільності заряду в матеріалі, і тому ми можемо змінити показник заломлення матеріалу, прикладаючи напругу», — каже ван де Гроеп. Дослідження опубліковано в Nano Letters.