Verdens tyndeste objektiv til at revolutionere kameraer

Forskere har skabt verdens tyndeste linse, en to tusindedel af tykkelsen af ​​et menneskehår, åbning af døren til fleksible computerskærme og en revolution inden for miniaturekameraer.

Ledende forsker Dr. Yuerui (Larry) Lu fra The Australian National University (ANU) sagde, at opdagelsen var afhængig af det bemærkelsesværdige potentiale af molybdændisulfidkrystallen.

"Denne type materiale er den perfekte kandidat til fremtidige fleksible skærme, " sagde Dr Lu, leder af Nano-Electro-Mechanical System (NEMS) Laboratory i ANU Research School of Engineering.

"Vi vil også være i stand til at bruge rækker af mikrolinser til at efterligne insekters sammensatte øjne."

Den 6,3 nanometer linse overstråler tidligere ultratynde flade linser, lavet af 50 nanometer tykke guld nano-bar arrays, kendt som et metamateriale.

"Molybdændisulfid er en fantastisk krystal, " sagde Dr Lu

"Det overlever ved høje temperaturer, er et smøremiddel, en god halvleder og kan også udsende fotoner.

"Evnen til at manipulere lysstrømmen i atomær skala åbner en spændende vej mod hidtil uset miniaturisering af optiske komponenter og integration af avancerede optiske funktionaliteter."

Molybdændisulfid er i en klasse af materialer kendt som chalcogenid-glas, der har fleksible elektroniske egenskaber, der har gjort dem populære til højteknologiske komponenter.

Dr. Lus team skabte deres linse af en krystal 6,3 nanometer tyk - 9 atomlag - som de havde pillet et større stykke molybdændisulfid af med klæbrig tape.

De skabte derefter en linse med 10 mikron radius, bruge en fokuseret ionstråle til at barbere lagene atom for atom, indtil de havde kuppelformen som linsen.

Holdet opdagede, at enkelte lag af molybdændisulfid, 0,7 nanometer tyk, havde bemærkelsesværdige optiske egenskaber, en lysstråle ser ud til at være 50 gange tykkere, på 38 nanometer. Denne ejendom, kendt som optisk vejlængde, bestemmer lysets fase og styrer interferens og diffraktion af lys, når det udbreder sig.

"I begyndelsen kunne vi ikke forestille os, hvorfor molybdændisulfid havde så overraskende egenskaber, " sagde Dr Lu.

Samarbejdspartner assisterende professor Zongfu Yu ved University of Wisconsin, Madison, udviklet en simulering og viste, at lyset hoppede frem og tilbage mange gange inde i krystallagene med højt brydningsindeks, før det passerede igennem.

Molybdændisulfidkrystals brydningsindeks, egenskaben, der kvantificerer styrken af ​​et materiales indvirkning på lys, har en høj værdi på 5,5. Til sammenligning, diamant, hvis høje brydningsindeks forårsager dens gnistre, er kun 2,4, og vands brydningsindeks er 1,3.

Denne undersøgelse er publiceret i tidsskriftet Nature Lys:Videnskab og applikationer .