Små optiske elementer kan en dag erstatte traditionelle brydningslinser

Et forskerhold fra Northwestern University har udviklet bittesmå optiske elementer fra metal -nanopartikler og en polymer, der en dag kunne erstatte traditionelle brydningslinser for at realisere bærbare billeddannelsessystemer og optoelektroniske enheder.

Det flade og alsidige objektiv, en type metaller, har en tykkelse 100 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår.

"Denne miniaturisering og integration med detektorer giver løfte om billedbehandling i høj opløsning i enheder fra små vidvinkelkameraer til miniatureendoskoper, "sagde Teri W. Odom, der ledede forskningen. Hun er Charles E. og Emma H. ​​Morrison professor i kemi ved Weinberg College of Arts and Sciences og formand for kemisk afdeling.

Metalenses egenskaber afhænger af det rationelt designede arrangement af nanoskalaenheder. Metallinser er vist som en attraktiv mulighed for flade linser, men er i øjeblikket begrænset af deres statiske, som fremstillede egenskaber og deres komplekse og dyre fremstilling.

Til billedbehandling såsom zoom og fokusering, imidlertid, de fleste metallinser kan ikke justere deres fokuspunkter uden fysisk bevægelse. En væsentlig årsag, Odom sagde, er, at byggestenene i disse linser er lavet af hårde materialer, der ikke kan ændre form, når de først er fremstillet. Det er svært i ethvert materialesystem at justere funktioner i nanoskala efter behov for at opnå justerbar fokusering i metalenses.

"I dette studie, vi demonstrerede en alsidig billeddannelsesplatform baseret på fuldt rekonfigurerbare metalenser lavet af sølvnanopartikler, "sagde Odom, medlem af Northwestern's International Institute for Nanotechnology. "Under en enkelt billeddannelse, vores metalens-enhed kan udvikle sig fra et enkeltfokusobjektiv til et multifokalobjektiv, der kan danne mere end ét billede i enhver programmerbar 3D-position. "

Papiret, med titlen "Gitterresonansmetalenser til fuldt rekonfigurerbar billeddannelse, "blev for nylig udgivet af tidsskriftet ACS Nano .

Det nordvestlige team byggede deres linser ud af en række cylindriske sølv -nanopartikler og et lag af polymer mønstret i blokke oven på metalarrayet. Ved blot at kontrollere arrangementet af polymermønstrene, nanopartikel -arrayet kunne lede synligt lys til alle målrettede fokuspunkter uden at skulle ændre nanopartikelstrukturer.

Denne skalerbare metode gør det muligt at lave forskellige linsestrukturer i et trin med sletning og skrivning, uden mærkbar nedbrydning i nanoskala funktioner efter flere slette-og-skrive cyklusser. Teknikken, der kan omforme ethvert præformet polymermønster til et hvilket som helst ønskeligt mønster ved hjælp af bløde masker fremstillet af elastomerer.