عدسة معدنية سميكة ميكرون جديدة تتكيف وتركز على أعماق مختلفة

كان الزجاج المصقول في مركز أنظمة التصوير لعدة قرون. انحناءهم الدقيق

يسمح للعدسات بتركيز الضوء وإنشاء صور واضحة ، سواء كان الكائن المرئي خلية واحدة أو صفحة في كتاب أو حتى مجرة ​​بعيدة.

غيّر التركيز لترى بوضوح في كل هذه الأشياءالمقياس ، عادة ما يتطلب الحركة الفيزيائية للعدسة عن طريق إمالة العدسة أو انزلاقها أو تحريكها بطريقة أخرى ، وعادة ما يتم ذلك باستخدام الأجزاء الميكانيكية التي تشكل معظم المجاهر والتلسكوبات.

قام الباحثون بنقش سطح المادةهياكل صغيرة منقوشة بدقة تعمل معًا كسطح خارق ، وتنكسر أو تعكس الضوء بطريقة فريدة. عندما تتغير خصائص المواد ، تتغير الوظيفة البصرية للسطح الخارق وفقًا لذلك. في هذه الحالة ، عندما تكون المادة في درجة حرارة الغرفة ، تقوم الواجهة الخارقة بتركيز الضوء لإنشاء صورة واضحة للكائن على مسافة معينة. عندما يتم تسخين المادة ، يتغير هيكلها الذري ، واستجابة لذلك ، يعيد السطح الخارق توجيه الضوء للتركيز على جسم بعيد.

وبالتالي ، يمكن للمعدن النشط الجديدضبط التركيز دون الحاجة إلى عناصر ميكانيكية ضخمة. يمكن أن يسمح التصميم الجديد ، الذي يتيح حاليًا التصوير بالأشعة تحت الحمراء ، بأجهزة بصرية أكثر مرونة مثل كاميرات التصوير الحراري المصغرة للطائرات بدون طيار والكاميرات الحرارية فائقة الصغر للهواتف المحمولة ونظارات الرؤية الليلية منخفضة الارتفاع.

"تظهر نتيجتنا أن منتجاتنا فائقة النحافةيمكن أن توفر العدسة القابلة للضبط التي لا تحتوي على أجزاء متحركة صورًا خالية من الانحراف للأجسام المتداخلة الموجودة على أعماق مختلفة ، وتتنافس مع الأنظمة البصرية التقليدية الضخمة. "

تيان جو ، باحث ، معمل أبحاث المواد ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

العدسة الجديدة مصنوعة من مادة متغيرةالمرحلة ، والتي أنتجها الفريق عن طريق تعديل المواد المستخدمة بشكل شائع في الأقراص المضغوطة وأقراص DVD القابلة لإعادة الكتابة. يسمى GST ، ويتكون من الجرمانيوم والأنتيمون والتيلوريوم ، ويتغير هيكله الداخلي عند تسخينه بنبضات الليزر. يسمح هذا للمواد بالتبديل بين الحالات الشفافة والمعتمة - آلية تسمح لك بكتابة البيانات المخزنة على الأقراص المضغوطة ومسحها والكتابة فوقها.

في وقت سابق من هذا العام ، أفاد الباحثونإضافة عنصر آخر ، السيلينيوم ، إلى ضريبة السلع والخدمات لإنشاء مادة جديدة لتغيير الطور تسمى GSST. عندما قاموا بتسخين المادة الجديدة ، تحول هيكلها الذري من ذرات متشابكة غير متبلورة وغير مرتبة إلى بنية بلورية أكثر ترتيبًا. غيّر هذا التحول أيضًا الطريقة التي ينتقل بها ضوء الأشعة تحت الحمراء عبر المادة ، مما أثر على قوة الانكسار ولكن بأقل تأثير على الشفافية.

تساءل الفريق عما إذا كان من الممكن التخصيصتبديل قدرة GSST لتوجيه وتركيز الضوء في نقاط محددة ، حسب المرحلة. في هذه الحالة ، يمكن أن تعمل المادة كعدسة نشطة دون الحاجة إلى أجزاء ميكانيكية لتحويل تركيزها.

"بشكل عام ، عند صنع جهاز بصري ،من الصعب جدًا تعديل خصائصه بعد التصنيع. هذا هو السبب في أن امتلاك مثل هذه المنصة هو الكأس المقدسة لمهندسي البصريات ، مما يسمح للعدسات المعدنية بتبديل التركيز بشكل فعال على نطاق واسع. "

تيان جو ، باحث ، معمل أبحاث المواد ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

في العدسات العادية ، يكون الزجاج منحنيًا بدقة ، لذلكينكسر شعاع الضوء الساقط من العدسة بزوايا مختلفة ، ويتقارب عند نقطة على مسافة معينة ، تُعرف بالبعد البؤري للعدسة. يمكن للعدسات بعد ذلك إنشاء صورة واضحة لأي كائن على مسافة معينة. لعرض الأشياء ذات الأعماق المختلفة ، يجب تحريك العدسة فعليًا.

بدلا من الاعتماد على ثابتانحناء المادة للضوء المباشر ، حاول الباحثون تغيير المعادن القائمة على GSST بحيث يتغير الطول البؤري اعتمادًا على مرحلة المادة. في دراستهم الجديدة ، صنعوا طبقة GSST بسمك 1 ميكرون وخلقوا سطحًا خارقًا عن طريق حفر طبقة GSST على هياكل مجهرية بأشكال مختلفة تكسر الضوء بطرق مختلفة.

قاموا باختبار المعدن الجديد عن طريق وضعهعلى المسرح ومضاء بشعاع ليزر مضبوط على نطاق الأشعة تحت الحمراء. في مسافات معينة أمام العدسة ، وضعوا كائنات شفافة تتكون من أنماط شريطية أفقية ورأسية على الوجهين تُعرف باسم مخططات الدقة ، والتي تُستخدم عادةً لاختبار الأنظمة البصرية.

أعطت العدسة في الحالة الأولية غير المتبلورة حادةصورة النمط الأول. ثم تقوم المجموعة بتسخين العدسة لتحويل المادة إلى مرحلة بلورية. بعد الانتقال ومع مصدر التسخين البعيد ، أنتجت العدسة صورة حادة بنفس القدر ، هذه المرة من الثانية ، مجموعة خطوط أكثر بعدًا.

تظهر التجارب أن ميتالنس يمكنتغيير التركيز بنشاط دون أي حركة ميكانيكية. يقول الباحثون إن العدسة المعدنية من المحتمل أن تكون مصنوعة من سخانات دقيقة مدمجة لتسخين المادة بسرعة في نبضات قصيرة بالمللي ثانية. من خلال تغيير ظروف التسخين ، يمكنهم أيضًا ضبط الحالات الوسيطة للمواد الأخرى ، مما يوفر ضبطًا مستمرًا للتركيز.

اقرأ أيضًا:

تم إنشاء أول خريطة دقيقة للعالم. ما هو الخطأ مع أي شخص آخر؟

انظر إلى صور هابل للسدم الكوكبية.

ابتكر الفيزيائيون نظيرًا للثقب الأسود وأكدوا نظرية هوكينغ. إلى أين تقود؟