微米和纳米科技材料

薄膜“Metalens”使用纳米技术将玻璃从水中吹出

薄膜“Metalens”使用纳米技术将玻璃从水中吹出

这个扁平的metalens可以聚焦几乎整个可见光谱在相同的点和高分辨率。

物理学很快就可以用相当薄的“变色镜”代替摄像机上那些体积大,重的玻璃镜片 – 这种材料经过微观设计,可以将光线聚焦在传统镜头的一部分重量和大小上。

研究人员1月1日在“ 自然纳米技术 ”杂志上报道说,哈佛大学工程学院的一个研究小组设计出了一种可以聚焦几乎所有可见光的元透镜。先前的元显示器可以只聚焦窄的彩色波长,或可见光谱外的波长。

当光线穿过玻璃时,组成光的不同波长(颜色)以不同的速度变慢。这导致它们通过玻璃的路径弯曲或衍射,从而使它们分离。将一束白光通过一个棱镜,这样会导致彩虹爆发另一端。这给镜头制造商带来了挑战。一个单一的聚焦元件将投射一个图像,从红色到紫色的图像在胶片或传感器上碰到不同的点。

因此,现代相机镜头使用许多不同的玻璃元件来纠正和扭转这种效应,将不同波长的光线推回到单个焦点上 – 甚至不能完美地工作; 许多摄影师知道购买昂贵镜头的痛苦,只能在照片的主体周围找到紫色的边缘色差。所有这些玻璃,像差纠正散装可以变得沉重。

metalens采取不同的方法来聚焦光线。metalens不是利用玻璃的衍射特性,而是使用纳米鳍(通常由二氧化钛制成的微小结构)将波长弯曲到变焦透镜焦点。

但是,过去,metalenses可以一次只弯曲一个波长,或者在更先进的情况下,可视频谱的一个窄波段。新创建的metalens通过将调谐到不同波长的纳米鳍结合在一个表面上,将几乎所有的光线弯曲。

然而,哈佛的材料并不十分关注人眼所能看到的全部内容。根据美国航空航天局的报告,健康的眼球对大约380纳米的波长起反应,这种波长的范围从紫罗兰色震动至700纳米,深红色。哈佛大学metalens涵盖了470纳米(大胆的蓝色)至680纳米(仍然是一个相当深的红色),并作为概念的证据,这种类型的metalenses可能很快覆盖整个视觉范围。

元生物在与传统玻璃竞争之前还有其他的挑战需要克服。最重要的一个:根据期刊文章的解决方案。迄今为止,所展现的metalenses与他们最好的玻璃竞争对手相比,都没有那么显着。但是,随着技术的进步,它可以解决这个限制。

Metalenses可能不会在商店货架上很快降落,但他们即将到来。

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