Исследователи из Швейцарии под руководством доцента Рэйчел Грейндж разработали ультратонкую металлическую линзу, способную уменьшить длину инфракрасного света вдвое, используя наноразмерные узоры на кристаллическом материале ниобат лития. Группа ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха достигла прорыва в преобразовании света, создав линзу, которая тоньше человеческого волоса в 40 раз и способна преломлять свет таким образом, который ранее считался невозможным.
Исследовательская группа высказывает мнение, что новая линза способна сократить длину волны света вдвое, одновременно фокусируя его так же, как традиционная стеклянная линза. Это позволит эффективно преобразовывать инфракрасный свет в видимый спектр.
Это открытие может привести к возможности создания компактных высокопроизводительных оптических компонентов, которые могут использоваться для защиты банкнот или производства ультратонких элементов для камер.
Следовательно, инфракрасные технологии, включая ночное видение и тепловизионные системы, могут стать значительно меньше по размеру, дешевле и более удобными в использовании.
Исследование Грейнджа и ее коллектива привело к разработке инновационной линзы на основе ниобата лития, материала из оксида металла, который применяется в области телекоммуникаций для конвертации сигналов из электрического в оптический формат. Новый метод формирования материала на наноуровне лежит в основе этой революционной линзы, изготовленной из LiNbO3.
Докторантка Улле-Линда Талтс из Швейцарской высшей технической школы Цюриха отметила, что команда Грейнджа разработала метод, объединяющий химический синтез и прецизионную наноинженерию. Она уточнила, что раствор с предшественниками кристаллов ниобата лития может быть штампован в жидком состоянии.
Процесс формирования наноструктур из ниобата лития схож с функционированием печатного станка Гутенберга, утверждает Тэлтс. При достижении температуры 1112 градусов по Фаренгейту (600 градусов по Цельсию), материал становится твердым, образуя кристаллическую структуру с удивительными свойствами в области оптики.
Традиционные методы неэффективны для получения наноструктур из ниобата лития из-за его исключительной устойчивости и твердости. Тем не менее, данная технология идеально подходит для массового производства, поскольку использование многоразовой обратной формы ускоряет и удешевляет весь процесс.
Исследования, проведенные Грейндж и ее группой, доказали, что объектив способен принимать инфракрасный лазерный свет с длиной волны 800 нм и преобразовывать его в видимый фиолетовый свет длиной 400 нм, сосредотачивая его в одной точке. Преобразование света происходит благодаря нелинейному оптическому эффекту, который ранее требовал наличия громоздких кристаллов и сложных установок.
Важное открытие.
Ученые отметили, что данную технологию можно применять в различных областях. Например, металинзы и другие наноструктуры, создающие голограммы, могут служить защитными элементами на банкнотах, используя свою уникальную структуру и свойства для проверки подлинности.
Развивающийся коллектив считает, что принцип новейшей технологии способен упростить производство нового поколения полупроводникового оборудования для глубокой ультрафиолетовой литографии, а также создать более мощные и компактные системы визуализации для медицины и науки. Грейндж подчеркивает, что изучение сверхтонких оптических элементов, метаповерхностей, является относительно новым направлением, возникшим на пересечении физики, химии и материаловедения. В своем пресс-релизе Грейндж отмечает, что на данный момент они только поверхностно понимают ситуацию и с нетерпением ждут, каков будет вклад этой новой экономичной технологии в перспективе.