Um novo tipo de metalens pode substituir as lentes refrativas convencionais

• Pesquisadores criaram metalenses de próxima geração feitas de nanopartículas de metal e um polímero.
• Tem potencial para substituir lentes refrativas convencionais para realizar dispositivos optoeletrônicos e sistemas de imagem portáteis.

Minúsculos elementos ópticos são usados ​​em uma variedade de instrumentos de imagem, desde câmeras grande-angulares a endoscópios multifuncionais. Metalenses é uma das plataformas emergentes para esses elementos ópticos compactos.

No entanto, as metalenses são limitadas por suas propriedades e sua fabricação complexa e cara. Eles não podem facilmente criar imagens de objetos tridimensionais ou ajustar seus pontos focais sem movimento físico.

Uma vez que os blocos de construção de metalenses são feitos de materiais duros, eles não podem alterar a forma depois de fabricados. Em qualquer sistema de materiais, é muito difícil configurar recursos de tamanho em nanoescala sob demanda para obter foco ajustável em metalenses.

E é por isso que os pesquisadores da Northwestern University criaram metalenses de última geração feitos de nanopartículas de metal e um polímero que tem o potencial de substituir lentes refrativas convencionais para realizar dispositivos optoeletrônicos e sistemas de imagem portáteis.

De que é feito o Metalens?

A plataforma de imagem versátil desenvolvida neste estudo é baseada em metalenses completamente reconfiguráveis ​​feitas de nanopartículas de prata. Ele pode progredir de uma única lente de foco para uma lente multifocal durante cada sessão de imagem, formando duas ou mais imagens em um determinado local 3D programável.

Referência:ACS Nano | doi:10.1021 / acsnano.9b00651 | Northwestern University

Para fazer essas lentes, os pesquisadores usaram uma matriz de nanopartículas de prata cilíndricas e uma folha de polímero disposta em blocos no topo da matriz de metal. Pode-se controlar facilmente o arranjo desses blocos, fazendo com que a matriz de nanopartículas direcione a luz em qualquer ponto focal alvo sem alterar a estrutura da nanopartícula.

Ressonâncias de rede habilitadas metalenses reconfiguráveis ​​para geração de imagens | Cortesia de pesquisadores

A figura acima mostra a arquitetura metalens baseada em dois tipos de elementos de fase padronizados em uma rede quadrada:nanopartículas de prata expostas ao ar e nanopartículas idênticas cobertas por um bloco dielétrico fino.

Os pesquisadores usaram um algoritmo de evolução de rede para desenvolver metalenses de ressonância de rede de superfície para focos direcionados, ajustando o arranjo dos dois blocos de construção por meio de dados de campo elétrico medidos por simulações de diferença finita no domínio do tempo. A Figura b mostra que metalens podem ser reorganizados por gravação em nanoescala assistida por solvente (SANE).

Leia:Novo microscópio torna possível visualizar o magnetismo

Essa técnica flexível permite que os fabricantes produzam várias estruturas de lentes em uma única etapa de apagamento e gravação, sem degradar seus recursos após vários ciclos de apagamento e gravação. Ele também pode reestruturar o polímero previamente formado em outro padrão alvo por meio de máscaras de elastômero macio.