Fremtidens ultratynde kameralinser kunne se dagens lys

I fremtiden, kameralinser kunne være tusindvis af gange tyndere og væsentligt mindre ressourcekrævende at fremstille. Forskere fra Chalmers Tekniske Universitet, Sverige, præsenterer nu en ny teknologi til fremstilling af kunstige materialer kendt som metasurfaces, som består af et væld af interagerende nanopartikler, sammen, kan styre lyset. De kunne have stor nytte af morgendagens optiske teknologi.

Metasurfaces kan bruges til optiske komponenter i bærbar elektronik, sensorer, kameraer eller rumsatellitter. Chalmersforskernes nye teknologi til at lave sådanne plane overflader er baseret på en plast, som allerede i dag bruges til at skabe andre mikrostrukturer.

"Vi lægger et tyndt lag af denne plastik på en glasplade og, ved hjælp af en veletableret teknik kaldet elektronstrålelitografi, vi kan tegne detaljerede mønstre i plastfilmen, hvilken, efter udvikling, vil danne metafladen. Den resulterende enhed kan fokusere lys ligesom en normal kameralinse, men den er tusindvis af gange tyndere - og kan også være fleksibel, siger Daniel Andrén, en ph.d. studerende ved Institut for Fysik på Chalmers og førsteforfatter til den videnskabelige artikel, der for nylig er publiceret i tidsskriftet ACS Fotonik .

I løbet af de sidste 10 år, der er sket en revolution inden for optik. Smartphones har kameraer, der kan sammenlignes med et DSLR, med millioner af pixels opløsning. De behandler lys med små, avancerede computerchips og software, og billedet er genskabt ved hjælp af små farvede lysdioder. Disse teknologier har udviklet sig ekstremt hurtigt i de seneste år, hovedsageligt på grund af mindre og mere effektive kredsløbskomponenter.

Imidlertid, selve kameralinserne har ikke ændret sig så meget. De fleste af nutidens linser er baseret på de samme fysiske principper, og omfatter de samme grundlæggende begrænsninger som de første prototyper, der blev opfundet i det 16. århundrede. I det seneste årti, imidlertid, forskere er begyndt at arbejde med kunstige materialer – metaoverflader – der kunne erstatte nutidens linser.

I øjeblikket, visse problemer står i vejen for storstilet fremstilling af metasurfaces. Der kræves avanceret udstyr til at fremstille dem, og processen er tidskrævende. Men ved at bruge Chalmers-forskernes nye metode, produktionshastigheden kan øges adskillige gange sammenlignet med nuværende avancerede teknikker. Den nye teknologi bruger harmløse kemikalier, såvel som maskiner, der allerede er almindelige i nano-fremstillingslaboratorier i dag, hvilket betyder, at flere forskere nu kunne begynde at studere metasurfaces.

"Vores metode kunne være et skridt mod storstilet produktion af metasurfaces. Det er det mål, vi allerede arbejder hen imod i dag. Metasurfaces kan hjælpe os med at skabe forskellige effekter og tilbyde forskellige teknologiske muligheder. Det bedste er endnu ikke kommet, " siger Ruggero Verre, en forsker ved Institut for Fysik på Chalmers og medforfatter til den videnskabelige artikel.