Leštené sklo bolo po stáročia stredobodom zobrazovacích systémov. Ich presné zakrivenie
Zmeňte zameranie, aby ste vo všetkých z nich videli jasnemierka, zvyčajne vyžaduje fyzický pohyb šošovky nakláňaním, posúvaním alebo iným pohybom, spravidla pomocou mechanických častí, ktoré tvoria väčšinu mikroskopov a teleskopov.
Vedci vyryli povrch materiáludrobné, presne vzorované štruktúry, ktoré spolupracujú ako metapovrch, jedinečným spôsobom lámu alebo odrážajú svetlo. Keď sa zmenia vlastnosti materiálu, zodpovedajúcim spôsobom sa zmení aj optická funkcia metapovrchu. V tomto prípade, keď je materiál pri izbovej teplote, metasurface zameriava svetlo, aby vytvoril jasný obraz objektu v určitej vzdialenosti. Po zahriatí materiálu sa zmení jeho atómová štruktúra a v reakcii na to metasurface presmeruje svetlo, aby sa zameralo na vzdialenejší predmet.
Nové aktívne kovy teda môžuupravte zaostrenie bez potreby objemných mechanických prvkov. Nový dizajn, ktorý v súčasnosti umožňuje infračervené zobrazovanie, by mohol umožniť flexibilnejšie optické zariadenia, ako sú miniatúrne termovízne kamery pre drony, ultrakompaktné termovízne kamery pre mobilné telefóny a nízkoprofilové okuliare pre nočné videnie.
"Náš výsledok ukazuje, že nášUltratenká, laditeľná šošovka bez pohyblivých častí môže poskytnúť snímky prekrývajúcich sa objektov umiestnených v rôznych hĺbkach bez aberácií, čím konkuruje tradičným objemným optickým systémom."
Tian Gu je vedecký pracovník Laboratória materiálového výskumu Massachusettského technologického inštitútu.
Nový objektív je vyrobený z variabilného materiálufázu, ktorú tím vyrobil vyladením materiálu bežne používaného pri prepisovateľných diskoch CD a DVD. Hovorí sa mu GST a pozostáva z germánia, antimónu a telúru a jeho vnútorná štruktúra sa mení, keď sa zahrieva laserovými impulzmi. To umožňuje materiálu prepínať medzi priehľadnými a nepriehľadnými stavmi - mechanizmus, ktorý vám umožňuje zapisovať, mazať a prepisovať údaje uložené na diskoch CD.
Začiatkom tohto roka informovali vedcipridanie ďalšieho prvku, selénu, do GST, aby sa vytvoril nový materiál meniaci fázu s názvom GSST. Keď zahrievali nový materiál, jeho atómová štruktúra sa zmenila z amorfnej neusporiadanej spleti atómov na usporiadanejšiu kryštalickú štruktúru. Tento fázový posun tiež zmenil spôsob, akým infračervené svetlo prechádza materiálom, čo ovplyvňuje lomovú silu, ale s minimálnym vplyvom na transparentnosť.
Tím zaujímalo, či je možné ho prispôsobiťspínacia kapacita GSST na nasmerovanie a zaostrenie svetla na konkrétne body v závislosti od jeho fázy. V tomto prípade môže materiál slúžiť ako aktívny objektív bez toho, aby museli mechanické časti meniť svoje zameranie.
„Vo všeobecnosti, keď robia optickézariadení, je veľmi ťažké upraviť jeho charakteristiky po výrobe. Preto je takáto platforma svätým grálom pre optických inžinierov, ktorý umožňuje kovovým šošovkám efektívne prepínať zaostrenie v širokom rozsahu.“
Tian Gu je vedecký pracovník Laboratória materiálového výskumu Massachusettského technologického inštitútu.
V bežných šošovkách je sklo presne zakrivené, takžedopadajúci svetelný lúč sa láme od šošovky v rôznych uhloch a zbieha v bode v určitej vzdialenosti, známej ako ohnisková vzdialenosť šošovky. Šošovky potom môžu vytvárať jasný obraz akéhokoľvek objektu v konkrétnej vzdialenosti. Na zobrazenie predmetov s rôznou hĺbkou je potrebné objektív fyzicky posunúť.
Namiesto spoliehania sa na fixnézakrivenie materiálu pre priame svetlo, sa vedci pokúsili zmeniť kovy na báze GSST tak, aby sa ohnisková vzdialenosť menila v závislosti od fázy materiálu. Vo svojej novej štúdii vyrobili vrstvu GSST hrubú 1 mikrón a vytvorili metasurface vyleptaním vrstvy GSST na mikroskopické štruktúry rôznych tvarov, ktoré lámu svetlo rôznymi spôsobmi.
Nové kovy testovali umiestnenímna pódium a osvetlené laserovým lúčom naladeným na infračervený rozsah svetla. V určitých vzdialenostiach pred šošovku umiestnili priehľadné objekty pozostávajúce z obojstranných vzorov horizontálnych a vertikálnych pruhov, známych ako diagramy rozlíšenia, ktoré sa bežne používajú na testovanie optických systémov.
Objektív v počiatočnom amorfnom stave dal ostrýobrázok prvého vzoru. Skupina potom zohreje šošovku, aby transformovala materiál na kryštalickú fázu. Po prechode a po odstránení zdroja tepla objektív vytvoril rovnako ostrý obraz, tentoraz druhej, vzdialenejšej sady pruhov.
Experimenty ukazujú, že kovy môžuaktívne meniť zaostrenie bez akéhokoľvek mechanického pohybu. Vedci tvrdia, že kovová šošovka by mohla byť potenciálne vyrobená so vstavanými mikroohrievačmi na rýchle zahriatie materiálu v krátkych milisekundových impulzoch. Zmenou vykurovacích podmienok sa môžu tiež naladiť na prechodné stavy iných materiálov, ktoré zaisťujú plynulé nastavenie zaostrenia.
Prečítajte si tiež:
Bola vytvorená prvá presná mapa sveta. Čo je zlé na všetkých ostatných?
Pozrite sa na Hubblove fotografie planetárnych hmlovín.
Fyzici vytvorili analóg čiernej diery a potvrdili Hawkingovu teóriu. Kadiaľ vedie?