Naukowcy opracowali obiektyw o grubości zaledwie trzech atomów, który jest najcieńszym kiedykolwiek stworzonym. Ta innowacyjna metoda pozwala większości długości fal świetlnych przechodzić przez obiektyw, co może mieć ogromny potencjał w komunikacji optycznej oraz w urządzeniach takich jak okulary do rzeczywistości rozszerzonej.

Badacze z Uniwersytetu w Amsterdamie w Holandii oraz Uniwersytetu Stanforda w USA twierdzą, że ich wynalazek przyspieszy badania nad tego typu obiektywami oraz miniaturowymi systemami elektronicznymi. „Obiektyw może być używany w aplikacjach, gdzie widok przez obiektyw nie powinien być zakłócany, ale mała część światła może być wykorzystana do zbierania informacji,” mówi Jorik van de Groep, nanonaukowiec z Uniwersytetu w Amsterdamie.

Zamiast używać zakrzywionej powierzchni przezroczystego materiału do załamywania światła, nadchodzące fale są skupiane przez serię żłobionych krawędzi za pomocą dyfrakcji. Technologia ta, znana jako soczewka Fresnela lub soczewka strefowa, jest stosowana od wieków do produkcji cienkich i lekkich soczewek, takich jak te używane w latarniach morskich.

Aby dać tej technice kwantowy impuls, zespół badawczy wytrawił koncentryczne pierścienie w cienkiej warstwie półprzewodnika zwanego disiarczkiem wolframu (WS2). Kiedy WS2 absorbuje światło, jego elektrony poruszają się w precyzyjny sposób, pozostawiając lukę, którą można uznać za rodzaj cząstki. Razem, elektron i jego „dziura” tworzą to, co nazywa się ekscytonem, który ma właściwości wspomagające efektywność skupiania bardzo specyficznych długości fal światła, jednocześnie pozwalając innym falom przechodzić bez zakłóceń.

Rozmiar pierścieni i odległość między nimi pozwoliły obiektywowi skupić czerwone światło na odległość 1 milimetra. Zespół odkrył, że obiektyw działa w temperaturze pokojowej, ale jego zdolności skupiania stają się jeszcze bardziej efektywne w niższych temperaturach.

Następnie badacze chcą przeprowadzić więcej eksperymentów, aby zobaczyć, jak można jeszcze bardziej manipulować zachowaniem ekscytonów, aby poprawić efektywność i zdolność obiektywu. Przyszłe badania mogą obejmować powłoki optyczne, które mogą być umieszczane na innych materiałach, a także zmiany w ładunku elektrycznym.

„Excitony są bardzo wrażliwe na gęstość ładunku w materiale, dlatego możemy zmieniać współczynnik załamania materiału poprzez przyłożenie napięcia,” mówi van de Groep.

Źródło: Science Alert