Физики из Университета Амстердама и Стэнфордского университета создали линзу толщиной в 0,6 нм или три атома из дисульфида вольфрама. В отличие от классических изогнутых линз новое оптическое покрытие плоское и использует для работы квантовые эффекты. Этот тип линз пригодится в очках и шлемах дополненной реальности.
Исследователи использовали однослойный дисульфид вольфрама и создали линзу, состоящую из концентрических кругов, фокусирующих свет с помощью дифракции, а не преломления. Эта конструкция — линза Френеля — была разработана еще в XIX веке и использовалась на маяках. Серия концентрических кругов концентрирует луч света в фокусной точке, жертвуя четкостью изображения, но позволяя использовать гораздо более тонкие линзы.
В линзах Френеля размер и расстояние между кольцами (по сравнению с длиной волны падающего на неё света) определяют фокусное расстояние. Конструкция, разработанная учеными, фокусирует красный свет на расстоянии 1 мм от линзы. Уникальные свойства тончайшей линзы зависят от квантовых эффектов, возникающих в материале.
Дисульфид вольфрама поглощает свет, отправляя электрон на более высокий энергетический уровень. Из-за сверхтонкой структуры материала электрон и положительно заряженная «дырка», которую он оставляет в атомной решетке, сохраняют связь друг с другом электростатическим притяжением, образуя «экситон». Эти экситоны быстро исчезают, когда электрон и дырка сливаются вместе и испускают свет.
Ученые обнаружили пик эффективности линз для определённых длин волн света, излучаемого экситонами. Хотя эффект наблюдается уже при комнатной температуре, при охлаждении линзы становятся ещё более эффективными. Уникальная особенность линзы заключается в том, что она фокусирует только световые лучи с определённой длиной волны, в то время как все остальные проходят сквозь материал без искажений. Это открывает возможности для использования линзы в приложениях дополненной реальности.
Линзу можно использовать в приложениях, где обзор через объектив не должен мешать, но небольшая часть света может быть использована для сбора информации.
Йорик ван де Гроеп, соавтор статьи
Читать далее:
Ученые объяснили внезапное исчезновение звезд с 2017 года
Рыбак прикрепил GoPro к карасю, чтобы найти щук: посмотрите, что у него вышло
Оказалось, это мутанты: что известно о новом виде кошек
Иллюстрация на обложке: Изображение от freepik, сведения о лицензии