Ein Quantenphänomen hat es Wissenschaftlern ermöglicht, eine Linse zu entwickeln, die nur drei Atome dick ist und damit die dünnste Linse aller Zeiten ist.

Kurioserweise lässt der innovative Ansatz die meisten Wellenlängen des Lichts durch, eine Funktion, die offenbar großes Potenzial für die Glasfaserkommunikation und Geräte wie Augmented-Reality-Brillen hat.

Die Forscher der Universität Amsterdam in den Niederlanden und der Stanford University in den USA, die die Linse erfunden haben, sagen, dass ihre Innovation neben elektronischen Miniatursystemen auch zu Fortschritten in der Forschung auf dem Gebiet dieser Linsen führen wird.

„Die Linse kann in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Sicht durch die Linse nicht gestört werden soll, aber ein kleiner Teil des Lichts zur Informationsgewinnung genutzt werden kann.“ sagen Jurick van de Grube, A Nanowelt An der Universität Amsterdam.

Anstatt die gekrümmte Oberfläche des transparenten Materials zu nutzen, um das Licht bei der Brechung zu beugen, werden einfallende Wellen stattdessen durch eine Reihe gerillter Kanten fokussiert Abweichung.

Die als A. bekannte Technologie Fresnel-Linse oder FlächenplattenlinseSie werden seit Jahrhunderten zur Herstellung dünner, leichter Linsen verwendet, wie sie beispielsweise in Leuchttürmen verwendet werden.

Um der Technik einen Quantenschub zu verleihen, ätzte das Forschungsteam konzentrische Ringe in eine dünne Halbleiterschicht namens Wolframdisulfid (S₂). Wann W.S₂ Sie absorbieren Licht und ihre Elektronen bewegen sich so präzise, ​​dass sie eine Lücke hinterlassen, die als eigenständige Teilchenart betrachtet werden kann.

Zusammen existieren das Elektron und sein „Loch“. Es bildet ein sogenanntes Exzitondessen Eigenschaften dazu beitragen, bestimmte Lichtwellenlängen effizient zu fokussieren, während andere Wellenlängen unverändert durchgelassen werden.

Die Größe der Ringe und der Abstand zwischen ihnen ermöglichten es der Linse, rotes Licht auf eine Entfernung von 1 mm zu fokussieren. Das Team hat gefunden Während das Objektiv bei Raumtemperatur funktioniert, sind seine Fokussierfähigkeiten bei niedrigeren Temperaturen effizienter.

Als nächstes wollen die Forscher weitere Experimente durchführen, um herauszufinden, wie das Verhalten der Exzitonen weiter manipuliert werden kann, um die Effizienz und Kapazität der Linse zu verbessern. Zukünftige Studien könnten beispielsweise optische Beschichtungen umfassen, die auf andere Materialien aufgebracht werden könnten, sowie Variationen der elektrischen Ladung.

„Exzitonen reagieren sehr empfindlich auf die Ladungsdichte des Materials, daher können wir den Brechungsindex des Materials durch Anlegen einer Spannung ändern.“ sagen Aus der Gruppe.

Die Forschung wurde veröffentlicht in Nano-Nachrichten.