طوّر علماء تصميماً جديداً متعدد الطبقات من العدسات المعدنية، من شأنه إحداث ثورة في مجال البصريات المحمولة في أجهزة مثل الهواتف والطائرات بدون طيار والأقمار الصناعية.
فمن خلال تكديس طبقات المواد الخارقة بدلًا من الاعتماد على طبقة واحدة، تمكّن الفريق من تجاوز قيود جوهرية في تركيز أطوال موجية متعددة من الضوء، وقد أنتج نهجهم القائم على الخوارزميات هياكل نانوية معقدة على شكل نباتات البرسيم والمراوح والمربعات، مما مكّن من تحسين الأداء وقابلية التوسع واستقلالية الاستقطاب وفق ساينس ديلي.
وقال المؤلف الأول للورقة البحثية جوشوا جوردان، من كلية أبحاث الفيزياء في الجامعة الوطنية الأسترالية ومركز التميز في أنظمة البصريات التحويلية (TMOS)، إن التصميم يستخدم طبقات من المواد الخارقة لتركيز مجموعة من الأطوال الموجية في وقت واحد من مصدر غير مستقطب وعلى قطر كبير، والتغلب على قيد كبير من القيود المعدنية.
وأضاف جوردان: "من السهل تصنيعها لأنها تحتوي على نسبة عرض إلى ارتفاع منخفضة ويمكن تصنيع كل طبقة على حدة ثم تعبئتها معًا، كما أنها غير حساسة للاستقطاب، ومن المحتمل أن تكون قابلة للتطوير من خلال منصات تصنيع أشباه الموصلات النانوية الناضجة".
قاد المشروع باحثون من جامعة فريدريش شيلر في يينا بألمانيا، كجزء من مجموعة ميتا-أكتيف الدولية للتدريب البحثي، ونشرت الورقة البحثية التي توضح تصميمهم في مجلة أوبتيكس إكسبريس .
أرق من الشعرة
يبلغ سُمك العدسات المعدنية أجزاءً ضئيلةً من سُمك الشعرة، أي أنها أرقّ بكثير من العدسات التقليدية، ويمكن تصميمها بحيث تتمتع بخصائص مثل الأطوال البؤرية التي قد تكون قصيرةً بشكلٍ لا يُصدق في البصريات التقليدية وهذه العدسات قد تحل محل عدسات الكاميرات التقليدية السميكة وتفتح المجال لهواتف أنحف وأقمار صناعية أصغر".
وقال جوردان : إن القدرة على صنع عدسات معدنية لجمع قدر كبير من الضوء سوف تكون بمثابة نعمة لأنظمة التصوير المحمولة في المستقبل، وأن المعادن التي صممناها ستكون مثالية للطائرات بدون طيار أو أقمار مراقبة الأرض، حيث حاولنا أن نجعلها صغيرة وخفيفة قدر الإمكان".