Исследователи из Швейцарии разработали уникальную металинзу, способную преобразовывать невидимый инфракрасный свет в видимый. Новая оптическая технология использует наноструктуры, нанесённые на специальный кристалл литий-ниобата, и способна сокращать длину волны света в два раза. Разработка стала возможной благодаря усилиям научной команды под руководством Рейчел Гранж, доцента кафедры интегрированной оптики и нелинейной нанофотоники в ETH Zurich.
Как это работает
В основе технологии лежит использование литий-ниобата — материала, широко применяемого в телекоммуникациях. Учёные разработали метод, при котором жидкий раствор, содержащий прекурсоры кристаллов литий-ниобата, штампуется в нужную форму ещё до затвердевания. При нагревании до 600°C он превращается в твёрдую структуру с уникальными оптическими свойствами. Этот процесс напоминает работу печатного станка Гутенберга, где штамп можно использовать многократно, что делает производство быстрым и экономичным.
Новая металинза способна фокусировать инфракрасный лазерный свет с длиной волны 800 нанометров и преобразовывать его в фиолетовый видимый свет с длиной волны 400 нанометров. Такое преобразование достигается за счёт нелинейного оптического эффекта, который раньше требовал громоздких кристаллов и сложного оборудования.
Зачем это нужно
Создание ультратонкой линзы — около 40 раз тоньше человеческого волоса — открывает путь к миниатюрным и высокоэффективным оптическим компонентам. Эти линзы можно использовать, например, в системах ночного видения, тепловизорах, а также в медицинской и научной визуализации. Благодаря компактности и снижению стоимости, устройства на основе этой технологии могут стать более доступными и удобными в применении.
Кроме того, металинзы и аналогичные наноструктуры могут выполнять функцию защиты от подделки — например, служить элементами безопасности на банкнотах, благодаря своим уникальным свойствам взаимодействия со светом. Также они могут упростить и удешевить оборудование для литографии в глубоком ультрафиолете — ключевого процесса при производстве полупроводников нового поколения.
Рейчел Гранж подчёркивает, что направление разработки ультратонких оптических элементов (так называемых метаповерхностей) только начинает развиваться и находится на пересечении физики, материаловедения и химии. Учёные уверены: потенциал этой технологии огромен, и её влияние на различные отрасли только начнёт раскрываться в ближайшем будущем.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.
