یک پدیده کوانتومی به دانشمندان این امکان را داده است که عدسی با ضخامت تنها سه اتم بسازند که به عنوان نازک ترین عدسی ساخته شده تا کنون شناخته می شود.
به طور عجیبی، این رویکرد نوآورانه اجازه می دهد تا بیشتر طول موج های نور مستقیماً عبور کنند – ویژگی که می تواند آن را در ارتباطات فیبر نوری و ابزارهایی مانند عینک های واقعیت افزوده پتانسیل زیادی دارد.
محققانی که این لنز را اختراع کردند، از دانشگاه آمستردام در هلند و دانشگاه استنفورد در ایالات متحده، می گویند که نوآوری آنها باعث پیشرفت تحقیقات در مورد لنزهایی از این نوع و همچنین سیستم های الکترونیکی مینیاتوری خواهد شد.
Jorik van de Groep، دانشمند نانویی در دانشگاه آمستردام میگوید: «لنز را میتوان در برنامههایی استفاده کرد که دید از طریق لنز نباید مختل شود، اما میتوان به بخش کوچکی از نور برای جمعآوری اطلاعات ضربه زد.»
به جای استفاده از سطح منحنی یک ماده شفاف برای خم کردن نور در فرآیند انکسار، امواج ورودی به جای آن توسط یک سری لبه های شیاردار با استفاده از پراش متمرکز می شوند.
این فناوری که به عنوان لنز فرنل یا لنز صفحه ای شناخته می شود، برای قرن ها در ساخت لنزهای نازک و سبک وزن، مانند لنزهایی که در فانوس های دریایی استفاده می شود، استفاده شده است.
برای تقویت کوانتومی این تکنیک، تیم تحقیقاتی حلقه های متحدالمرکز را در لایه نازکی از یک نیمه هادی به نام تنگستن دی سولفید (WS2) حکاکی کردند. وقتی WS2 نور را جذب میکند، الکترونهای آن به شیوهای دقیق حرکت میکنند که شکافی ایجاد میکند که میتوان آن را نوعی ذره در نظر گرفت.
با هم، الکترون و «حفره» آن چیزی را تشکیل میدهند که به عنوان اکسایتون شناخته میشود، که دارای ویژگیهایی است که به بازده تمرکز طولموجهای بسیار خاص نور کمک میکند در حالی که اجازه میدهد طول موجهای دیگر بدون تغییر از آن عبور کنند.
اندازه حلقه ها و فاصله بین آنها به لنز اجازه می دهد نور قرمز را در فاصله ۱ میلی متری متمرکز کند. این تیم دریافتند در حالی که لنز در دمای اتاق کار می کند، در دمای پایین تر، قابلیت فوکوس آن حتی کارآمدتر می شود.
در مرحله بعد، محققان میخواهند آزمایشهای بیشتری انجام دهند تا ببینند چگونه رفتار اکسایتون ممکن است بیشتر دستکاری شود تا کارایی و قابلیت لنز را بهبود بخشد. مطالعات آینده ممکن است شامل پوششهای نوری باشد که میتواند روی مواد دیگر قرار گیرد، برای مثال، و همچنین تغییرات در بار الکتریکی.
ون دی گروپ می گوید: اکسایتون ها به چگالی بار در ماده بسیار حساس هستند و بنابراین ما می توانیم ضریب شکست ماده را با اعمال یک ولتاژ تغییر دهیم.
این تحقیق در Nano Letters منتشر شده است.
