Devrimsel Türdeki Lens, Gökkuşağının Tüm Renklerini Tek Noktaya Odaklıyor

Vay be.

Metalens isimli yepyeni bir lens türü, önünde bulunan büyük bir engeli aştı. Metalens, nanoyapıları kullanarak ışığı odaklayan düz bir yüzey. Bu lens, bildiğimiz geleneksel, büyük ve kavisli lenslerin yerini alarak optik bilimini tamamen değiştirebilir.

Bugüne kadar bu ultra yoğun lenslerin büyük potansiyeli vardı ancak geniş miktarda bir ışık tayfını odaklamayı başaramamışlardı. Bu durum artık değişti.

Araştırmacılar ilk defa, gökkuşağının tüm renklerini (beyaz ışığı oluşturan, görülebilir ışık tayfının tamamı) yüksek bir çözünürlükte tek noktaya odaklayabilen tek bir metalens geliştirmeyi başardılar. Bunu yapmak için daha önce birden fazla lens gerekiyordu.

Massachusetts’te yer alan Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulundaki takıma göre, metalensin potansiyeli çok büyük. Akıllı telefon kameralarınızda daha iyi lenslerden, tamamen yeni nesil incecik sanal gerçeklik ve artırılmış gerçeklik başlıklarına kadar her şey mümkün olabilir.

Baş araştırmacı Federico Capasso şöyle söylüyor: “Metalensler, geleneksel lenslere göre bazı üstünlüklere sahip. Metalensler ince ve ucuz. Aynı zamanda üretilmeleri kolay. Söz konusu buluş, lensin üstünlüklerini görülebilir ışığın bütün alanlarına yayıyor. Sıradaki büyük adım bu.”

Böyle bir metalens yapmak çok zor çünkü ışığın farklı dalgaboyları, maddelerden geçerken farklı hızlarda geçiyorlar. Bu durum, renksel sapmalar olarak bilinen odaklanma hatalarına yol açıyor. Geleneksel lensler, sahip oldukları eğimli yüzeylerle bu durumun üstesinden geliyorlar.

En hızlı hareket eden renk kırmızı iken, gökkuşağının son renk gamı olan mor en yavaş hareket eden renk.

Metalenslerin geleneksel lensler gibi çalışacak alanları yok, bu yüzden aynı şekilde biçimlendirilemiyorlar. SEAS takımı, renksel sapmalarla baş etmek için nano boyutlu küçük titanyum dioksit palet dizileri kullandı.

Araştırmacılar, bu nanopaletlerin eşleştirilmiş birimleriyle deneyler yaparak, lensten geçen farklı dalgaboylarındaki ışığın hızını kontrol ettiler ve nihayet her rengin tek noktaya odaklanmasını sağladılar.

Bunu yapmak, sanki lensten geçen farklı renkleri yönlendirmek için küçük bir labirent oluşturmak gibiydi. Takım, standart çok katmanlı lens yaklaşımıyla karşılaştırıldığında, yeni teknolojinin kalınlığı ve tasarım karmaşıklığını önemli ölçüde azalttığını söylüyor.

Araştırmacılardan biri olan Alexander Zhu, “Renksiz lenslerimizi kullanarak, yüksek kaliteli beyaz ışık görüntülemesi gerçekleştirdik” diyor.

“Bu durum, bu lensleri kameralar gibi yaygın optik cihazlarla birleştirme hedefine bir adım daha yaklaşmamızı sağlıyor.”

Ancak hedef biraz uzakta bulunuyor: Sıradaki adım, metalensin boyutunu 1 santimetreye çıkarmak. Bu boyuta ulaşıldığı zaman, VR, AR, standart kameralar, mikroskoplar ve her tür optik teknoloji konusundaki fırsatlar ortaya çıkmaya başlıyor.

Geçen senenin başlarında aynı takım, nanopaletleri kullanarak bir metalensin ışığın farklı dalgaboylarıyla başa çıkmasını sağladı ancak odak noktaları tekdüze bir uzaklıkta değildi. Fakat şimdi renk tayfının tamamı, insan saçından daha ince olan bir lens üzerinden tek noktaya getirilebiliyor.

Buna ek olarak metalensler, bilgisayar bileşenlerinin üretildiği tesislerde ucuz ve kolay şekilde geliştirilebiliyorlar.

Capasso, 2016 yılında metalensin geliştirildiği ilk aşamalarda BBC‘den Roland Pease’a konuşarak, “Benim görüşüme göre bu teknoloji oyunu değiştirecek” demişti.

Araştırma Nature Nanotechnology bülteninde yayınlandı.

ScienceAlert