قد تؤدي العدسات الميتامادية إلى تحول جذري في الأدوات البصرية

مؤخراً، قام فريق بحثي من جامعة هارفارد بإنشاء عدسة مكثفة مسطحة ورقيقة كالرقة الورقية عن طريق تكديس "طوب نانوي" من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) بارتفاع يقارب 600 نانومتر. قد bring this النوع الجديد من العدسات إلى تغيير ثوري في الأدوات البصرية.

تعتبر العدسات مكونات لا غنى عنها في العديد من الأجهزة البصرية والمنتجات الإلكترونية. عادةً ما تصنع العدسات التقليدية من الزجاج؛ ومع ذلك، بسبب حجمها ووزنها الكبيرين، غالبًا ما تجعل العدسات الزجاجية الأجهزة ضخمة - وتصبح هذه المشكلة أكثر وضوحًا عندما تكون هناك حاجة إلى عدسات متعددة.

لقد كانت المواد الميتا محور تركيز بحثي رئيسي في مجال البلورات الضوئية لفترة طويلة. تكمن جوهر المواد الميتا في هياكلها النانوية، التي يكون حجمها أصغر من طول موجة الضوء. يمكن أن "تتفاعل بشكل مرح" مع الفوتونات من خلال أشكال وأحجام وترتيبات مختلفة: يمكنها حجب أو امتصاص أو تعزيز أو انكسار الفوتونات حسب الحاجة.

حتى الآن، لم يتم تطبيق المواد الميتامادية على نطاق واسع في مجال العدسات البصرية. السبب الرئيسي لذلك (وأيضًا الفرق الرئيسي بين عدسات المواد الميتامادية وعدسات الزجاج) هو أن المواد الميتامادية "انتقائية للغاية" لطول الموجة للضوء. بعبارة أخرى، العدسة الفعالة للضوء الأحمر لا يمكنها تركيز الضوء الأخضر، والعكس صحيح. بالإضافة إلى ذلك، فإن تطوير مواد مناسبة لطيف الضوء المرئي (الذي يمكن للعين البشرية إدراكه) قد أثبت أنه تحدٍ كبير. كانت المواد الميتامادية المبكرة تعتمد بشكل أساسي على مواد بلازمون السطح القائمة على السيليكون.

مؤخراً، أظهرت ورقة أكاديمية نُشرت في مجلة *Science* أن التطبيق العملي للمواد الميتامادية أصبح الآن في متناول اليد. قام فريق بحثي من جامعة هارفارد ببناء عدسة مكثفة مسطحة ورقيقة كالرقة الورقية عن طريق تكديس "الطوب النانوي" من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) بارتفاع يقارب 600 نانومتر. تم اختيار ثاني أكسيد التيتانيوم بشكل رئيسي لأن هذه المادة لا تظهر امتصاصاً كبيراً للضوء المرئي. تتميز هذه العدسة الميتامادية بتكبير فعال يصل إلى 170 مرة، ودقة الصور المكبرة قابلة للمقارنة مع تلك الخاصة بالعدسات الزجاجية التقليدية. قد يجلب هذا النوع الجديد من العدسات بالفعل تحولاً ثورياً في الأدوات البصرية.

ومع ذلك، يمكن استخدام عدسات الميتامواد حاليًا فقط في الأجهزة التي تستخدم الليزر (نوع من الموجات الكهرومغناطيسية ذات طول موجي واحد). إذا تم التغلب على تحدي التعامل مع الأطوال الموجية المركبة يومًا ما، ستشهد جميع الأجهزة البصرية تغييرًا جذريًا. بمجرد تحقيق هذا الاختراق، ستنخفض بشكل كبير أحجام العدسات البصرية، وستنخفض تكاليفها بشكل كبير، وسيتحول فهمنا لمعظم الأجهزة البصرية الموجودة أيضًا بشكل جذري.