Крошечные оптические элементы однажды смогут прийти на смену традиционным преломляющим линзам

Исследователи из Северо-западного Университета в США создали крошечные оптические элементы, состоящие из металлических наночастиц и полимера, которые, возможно, смогут заменить обычные преломляющие линзы в компактных устройствах формирования изображений и в оптоэлектронной технике.

Плоская многофункциональная металинза имеет толщину в сто раз меньше толщины человеческого волоса.

«Такая миниатюризация вкупе с интеграцией с детекторами делает возможным получение изображений высокой чёткости в устройствах различных типов — от компактных широкоугольных камер до миниатюрных эндоскопов», — говорит Тери Одом, возглавдяющий исследование.

Свойства металинзы зависят от тщательно подобранного расположения составляющих её наноразмерных элементов. Металинзы возникли как альтернатива плоским линзам, но пока что они ограничены статичными, заданными при их производстве свойствами, а также сложной и затратной технологией производства.

Однако для таких операций при работе с изображениями, как масштабирование и фокусировка, большинство металинз не годятся, поскольку они не могут изменять фокусную точку без своего физического перемещения. Дело в том, что линзы состоят из твёрдых материалов и не способны менять форму.

«В этой работе мы представили многофункциональную платформу для получения изображений, основанную на изменяющих форму металинзах, сделанных из наночастиц серебра, — говорит Тери Одом. — В пределах одного сеанса визуализации наше основанное на металинзах устройство может превращаться из однофокусной линзы в многофокусную, способную создавать более одного изображения в заданных областях пространства».

Отчёт об этом исследовании, озаглавленный «Полностью переконфигурируемые устройства получения изображений на основе металинз с решёточным резонансом», опубликован в журнале ACS Nano.

Линзы состоят из массива наночастиц серебра цилиндрической формы и слоя полимера, расположенного поверх решётки из атомов металла. Изменяя расположение частиц полимера, можно заставить массив наночастиц отражать свет в любую заданную фокальную точку без необходимости изменения структуры наночастиц.