Метаматериальные линзы могут вызвать разрушительную трансформацию в оптических инструментах

Недавно исследовательская группа из Гарвардского университета создала плоскую, тонкую конденсирующую линзу, сложив "наноблоки" диоксида титана (TiO₂) высотой примерно 600 нанометров. Этот новый тип линзы может привести к революционным изменениям в оптических приборах.

Линзы являются незаменимыми компонентами во многих оптических приборах и электронных продуктах. Традиционные линзы обычно изготавливаются из стекла; однако из-за их естественного объема и веса стеклянные линзы часто делают приборы громоздкими — эта проблема становится еще более выраженной, когда требуется несколько линз.

Метаматериалы долгое время были ключевым объектом исследований в области фотонных кристаллов. Суть метаматериалов заключается в их наноструктурах, размер которых меньше длины волны света. Эти структуры могут "игриво взаимодействовать" с фотонами через различные формы, размеры и расположения: они могут блокировать, поглощать, усиливать или преломлять фотоны по мере необходимости.

На сегодняшний день, однако, метаматериалы не были широко применены в области оптических линз. Основная причина этого (и также основное отличие метаматериальных линз от стеклянных линз) заключается в том, что метаматериалы обладают высокой "долговой селективностью" для света. Другими словами, линза, эффективная для красного света, не может фокусировать зеленый свет, и наоборот. Кроме того, разработка материалов, подходящих для видимого спектра света (воспринимаемого человеческим глазом), оказалась довольно сложной. Ранние метаматериалы в основном были основаны на кремниевых поверхностных плазмонных материалах.

Недавно в академической статье, опубликованной в журнале *Science*, было продемонстрировано, что практическое применение метаматериалов теперь стало возможным. Исследовательская группа из Гарвардского университета сконструировала плоскую, тонкую как бумага конденсирующую линзу, сложив "наноблоки" диоксида титана (TiO₂) высотой примерно 600 нанометров. Диоксид титана был выбран в основном потому, что этот материал не демонстрирует значительного поглощения видимого света. Эта метаматериальная линза обладает эффективным увеличением до 170 раз, а разрешение увеличенных изображений сопоставимо с разрешением обычных стеклянных линз. Этот новый тип линзы действительно может привести к революционным изменениям в оптических приборах.

Тем не менее, метаматериальные линзы в настоящее время могут быть применены только в инструментах, использующих лазеры (тип электромагнитной волны с одной длиной волны). Если когда-нибудь будет преодолена проблема обработки составных длин волн, все оптические приборы претерпят разрушительные изменения. Как только этот прорыв будет достигнут, размер оптических линз будет значительно уменьшен, их стоимость резко снизится, и наше понимание большинства существующих оптических устройств также претерпит разрушительную трансформацию.