Tradycyjne wypukłe czy wklęsłe soczewki znane są od ponad dwóch tysiącleci – przypominają eksperci z Uniwersytetu w Amsterdamie. Działają one w ten sposób, że światło załamuje się, przechodząc z powietrza do szkła i ze szła do powietrza.

Holenderska grupa, razem z zespołem ze Stanford University, stworzyła najmniejszą na świecie soczewkę - stosując jednak inne podejście.

Z dwusiarczku wolframu naukowcy stworzyli soczewkę o średnicy 0,5 mm i grubości zaledwie 0,6 nm, skupiającą czerwone światło w odległości 1 mm od niej. Soczewka jest płaska i wykorzystuje zjawisko dyfrakcji – załamania światła wokół krawędzi jakiejś przeszkody.

Znane są już soczewki tego typu otrzymywane w makroskopowej skali, zwane soczewkami Fresnela. Pokryte są koncentrycznymi, załamującymi światło pierścieniami.

W nowej soczewce działają dodatkowo efekty kwantowe – wyjaśniają badacze. Wykorzystana substancja najpierw pochłania światło, co prowadzi do przejścia jej elektronów na wyższy poziom energetyczny.

Ujemnie naładowanym elektronom towarzyszą w tym układzie dodatnio naładowane tzw. dziury, między którymi działa siła elektrostatyczna. W ten sposób powstają tzw. ekscytony – pary dziur i elektronów. Szybko znikają, kiedy elektrony łączą się z dziurami, czemu towarzyszy emisja światła.

Taki proces poprawia sprawność soczewki.

Urządzenie jest przy tym półprzezroczyste. To oznacza możliwość wykorzystania go w rożnych, szczególnych zastosowaniach. Jedną z dziedzin jest rozszerzona rzeczywistość.

„Soczewka może być używana w aplikacjach, w których obraz nie powinien być zakłócany przez soczewkę, ale niewielka część światła może być przez nią przechwycona w celu zebrania informacji. Czyni to ją idealną dla okularów do rzeczywistości rozszerzonej” - wyjaśnia Jorik van de Groep, jeden z autorów artykułu opublikowanego w magazynie „Nano Letters” (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c00694).

Naukowcy pracują teraz nad udoskonaleniem wynalazku, aby m.in. można było elektrycznie sterować załamywaniem światła.

„Ekscytony są bardzo wrażliwe na gęstość ładunku, dlatego możemy zmieniać współczynnik załamania światła poprzez przykładanie napięcia elektrycznego” – podkreśla dr Van de Groep. "Przyszłość materiałów opartych na ekscytonach jest świetlana!” – twierdzi.(PAP)

Marek Matacz

mat/ bar/