मेटामेटेरियल लेंस ऑप्टिकल उपकरणों में एक विघटनकारी परिवर्तन को प्रेरित कर सकते हैं

हाल ही में, हार्वर्ड विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने लगभग 600 नैनोमीटर की ऊँचाई वाले टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO₂) के "नैनोब्रिक्स" को स्टैक करके एक सपाट, कागज़ की तरह पतली संकुचन लेंस का निर्माण किया है। इस नए प्रकार के लेंस से ऑप्टिकल उपकरणों में एक क्रांतिकारी परिवर्तन आ सकता है।

लेंस कई ऑप्टिकल उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में अनिवार्य घटक होते हैं। पारंपरिक लेंस आमतौर पर कांच से बने होते हैं; हालाँकि, उनके अंतर्निहित आकार और वजन के कारण, कांच के लेंस अक्सर उपकरणों को भारी बना देते हैं—जब कई लेंस की आवश्यकता होती है, तो यह समस्या और भी अधिक स्पष्ट हो जाती है।

मेटामेटेरियल्स लंबे समय से फोटोनिक क्रिस्टल के क्षेत्र में एक प्रमुख शोध केंद्र रहे हैं। मेटामेटेरियल्स का सार उनके नैनोस्ट्रक्चर्स में निहित है, जिनका आकार प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटा होता है। ये संरचनाएँ विभिन्न आकारों, आकारों और व्यवस्थाओं के माध्यम से फोटॉनों के साथ "खेलने" के लिए बातचीत कर सकती हैं: वे आवश्यकतानुसार फोटॉनों को अवरुद्ध, अवशोषित, बढ़ा या अपवर्तित कर सकती हैं।

हालांकि, आज तक, मेटामेटेरियल्स को ऑप्टिकल लेंस के क्षेत्र में व्यापक रूप से लागू नहीं किया गया है। इसका मुख्य कारण (और मेटामेटेरियल लेंस और कांच के लेंस के बीच एक बड़ा अंतर) यह है कि मेटामेटेरियल्स प्रकाश के लिए अत्यधिक "तरंगदैर्ध्य-चयनात्मक" होते हैं। दूसरे शब्दों में, एक लेंस जो लाल प्रकाश के लिए प्रभावी है, हरे प्रकाश को फोकस नहीं कर सकता, और इसके विपरीत। इसके अतिरिक्त, दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम (जो मानव आंख द्वारा देखा जा सकता है) के लिए उपयुक्त सामग्री विकसित करना काफी चुनौतीपूर्ण साबित हुआ है। प्रारंभिक मेटामेटेरियल्स मुख्य रूप से सिलिकॉन-आधारित सतह प्लाज्मोन सामग्री थे।

हाल ही में, पत्रिका *Science* में प्रकाशित एक अकादमिक पेपर ने यह प्रदर्शित किया है कि मेटामेटेरियल्स का व्यावहारिक अनुप्रयोग अब संभव है। हार्वर्ड विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने लगभग 600 नैनोमीटर की ऊँचाई वाले टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO₂) के "नैनोब्रिक्स" को स्टैक करके एक सपाट, कागज़ की तरह पतली संकुचन लेंस का निर्माण किया। टाइटेनियम डाइऑक्साइड को मुख्य रूप से इसलिए चुना गया क्योंकि यह सामग्री दृश्य प्रकाश का कोई महत्वपूर्ण अवशोषण नहीं दिखाती है। इस मेटामेटेरियल लेंस में 170 गुना तक की प्रभावी वृद्धि है, और बढ़ाए गए चित्रों का संकल्प पारंपरिक कांच के लेंस के समान है। इस नए प्रकार के लेंस वास्तव में ऑप्टिकल उपकरणों में एक क्रांतिकारी परिवर्तन ला सकते हैं।

फिर भी, मेटामेटेरियल लेंस वर्तमान में केवल उन उपकरणों में लागू किए जा सकते हैं जो लेज़रों का उपयोग करते हैं (एक प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंग जिसमें एकल तरंग दैर्ध्य होता है)। यदि कभी समग्र तरंग दैर्ध्य को संभालने की चुनौती को पार किया जाता है, तो सभी ऑप्टिकल उपकरणों में एक विघटनकारी परिवर्तन होगा। एक बार जब यह सफलता प्राप्त हो जाती है, तो ऑप्टिकल लेंस का आकार काफी कम हो जाएगा, उनकी लागत में भारी गिरावट आएगी, और हमारे अधिकांश मौजूदा ऑप्टिकल उपकरणों की समझ भी एक विघटनकारी परिवर्तन का सामना करेगी।