Lensa Metamaterial Mungkin Memicu Transformasi Disruptif dalam Instrumen Optik

Baru-baru ini, tim penelitian dari Universitas Harvard telah membangun lensa kondensasi datar setipis kertas dengan menumpuk "nanobrik" dari titanium dioksida (TiO₂) dengan tinggi sekitar 600 nanometer. Jenis lensa baru ini dapat membawa perubahan revolusioner dalam instrumen optik.

Lensa adalah komponen yang tidak dapat diabaikan dalam banyak instrumen optik dan produk elektronik. Lensa tradisional biasanya terbuat dari kaca; namun, karena volume dan beratnya yang melekat, lensa kaca sering membuat instrumen menjadi besar—masalah ini menjadi semakin jelas ketika beberapa lensa diperlukan.

Metamaterial telah lama menjadi fokus penelitian utama dalam bidang kristal fotonik. Inti dari metamaterial terletak pada nanostrukturnya, yang ukurannya lebih kecil dari panjang gelombang cahaya. Struktur-struktur ini dapat "berinteraksi dengan ceria" dengan foton melalui berbagai bentuk, ukuran, dan pengaturan: mereka dapat memblokir, menyerap, meningkatkan, atau membelokkan foton sesuai kebutuhan.

Hingga saat ini, namun, metamaterial belum diterapkan secara luas di bidang lensa optik. Alasan inti untuk ini (dan juga perbedaan utama antara lensa metamaterial dan lensa kaca) adalah bahwa metamaterial sangat "selektif terhadap panjang gelombang" untuk cahaya. Dengan kata lain, lensa yang efektif untuk cahaya merah tidak dapat memfokuskan cahaya hijau, dan sebaliknya. Selain itu, mengembangkan material yang cocok untuk spektrum cahaya tampak (yang dapat dipersepsikan oleh mata manusia) terbukti cukup menantang. Metamaterial awalnya sebagian besar berbasis silikon sebagai material plasmon permukaan.

Baru-baru ini, sebuah makalah akademis yang diterbitkan dalam jurnal *Science* telah menunjukkan bahwa aplikasi praktis metamaterial kini sudah dalam jangkauan. Sebuah tim penelitian dari Universitas Harvard membangun lensa pemadat datar setipis kertas dengan menumpuk "nanobrik" dari titanium dioksida (TiO₂) dengan tinggi sekitar 600 nanometer. Titanium dioksida dipilih terutama karena material ini tidak menunjukkan penyerapan cahaya tampak yang signifikan. Lensa metamaterial ini memiliki pembesaran efektif hingga 170 kali, dan resolusi gambar yang diperbesar sebanding dengan lensa kaca konvensional. Jenis lensa baru ini mungkin benar-benar membawa transformasi revolusioner dalam instrumen optik.

Namun, lensa metamaterial saat ini hanya dapat diterapkan pada instrumen yang menggunakan laser (sejenis gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang tunggal). Jika tantangan dalam menangani panjang gelombang komposit dapat diatasi suatu hari nanti, semua instrumen optik akan mengalami perubahan yang mengganggu. Setelah terobosan ini tercapai, ukuran lensa optik akan berkurang secara signifikan, biaya mereka akan turun drastis, dan pemahaman kita tentang sebagian besar perangkat optik yang ada juga akan mengalami transformasi yang mengganggu.