Θυμάστε τι γράφαμε πριν λίγο καιρό για φακούς από γραφένιο; δηλ. από το πρωτοποριακό υλικό που ανακαλύφθηκε μόλις το 2010 και έχει ανατρέψει τον τρόπο κατασκευής μικροεξαρτημάτων δίνοντας τεράστια ώθηση στη νανοτεχνολογία, με απρόβλεπτες εφαρμογές( φωτο επάνω: Οι ερευνητές του Capasso Lab Group/Harvard University);
Τώρα μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Harvard των ΗΠΑ ανεκοίνωσε την εξέλιξη ενός μετα-φακού που η δομή του δεν έχει καμία απολύτως ομοιότητα με τους συνηθισμένους φακούς αλλά κάνει την ίδια δουλειά. Είναι 100.000 φορές πιο λεπτός και αποτελείται από στοιχεία διοξειδίου του τιτανίου (ΤiO2) πάχους μόλις 600nm ενώ μπορεί να εστιάζει το φως σε σημεία μικρότερα από το μήκος κύματος του φωτός που διαθλά. Σύμφωνα με τον αρχηγό της ερευνητικής ομάδας Federico Capasso, κατάφεραν να εστιάσουν αντικείμενα ως 400nm όσο δηλ. είναι και το μήκος κύματος στο υπεριώδες μέρος του ορατού φάσματος. Τα νανοστοιχεία με σχήμα ”πτερυγίου” κατασκευάζονται με λιθογραφική μέθοδο παρόμοια με αυτή των μικροεπεξεργαστών, και τοποθετούνται σε υπόστρωμα χαλαζία.
Το υλικό (διοξείδιο του τιτανίου) επιλέχθηκε διότι είναι διαφανές και αλληλεπιδρά με το ορατό φως. Κάθε “πτερύγιο” τοποθετείται υπό τέτοια γωνία ώστε η φωτεινή δέσμη συνολικά να διαθλάται προσομοιώνοντας την συμπεριφορά ενός κλασικού “οπτικού” φακού. Όταν πρέπει να “εστιάσει” τα πτερύγια αλλάζουν προσανατολισμό με βάση περίπλοκους μαθηματικούς αλγόριθμους. Ας σημειωθεί ότι στην πορεία της έρευνας έχουν αξιοποιηθεί και άλλα υλικά όπως το συνηθισμένο πυρίτιο από το οποίο φτιάχνονται όλα τα chip των μικροεπεξεργαστών.
Η νανοτεχνολογία είναι ένας από τους ταχύτερα αναπτυσσόμενους σύγχρονους τομείς και τα μετα-υλικά, όπως ονομάζονται, ανοίγουν απίστευτους δρόμους. Στο προκείμενο μια επίπεδη απειροελάχιστου πάχους επιφάνεια, υποκαθιστά ολόκληρο φακό και μάλιστα χωρίς τις χρωματικές, γεωμετρικές κλπ. εκτροπές και τα υπόλοιπα σφάλματα των “ορθόδοξων” φακών. Η επίπεδη επιφάνεια εξοικονομεί πάρα πολύ όγκο και δίνει την υπόσχεση ότι δεν θα χρειάζονται οι πολύπλοκες οπτικές σχεδιάσεις με υπερβολικά οπτικά στοιχεία ένα μέρος από τα οποία όμως ασχολείται μόνο με διόρθωση αποκλίσεων και όχι με τη διαμόρφωση της οπτικής δέσμης.
Ακριβώς επειδή τα νανο-στοιχεία μπορούν να κατασκευαστούν με τεράστια ακρίβεια που προέρχεται από την τεχνογνωσία στο χώρο των μικροεπεξεργαστών, η απόδοση αναμένεται να είναι εξαιρετική, τουλάχιστον όταν επέλθει η αναγκαία εξέλιξη.
Προς το παρόν η συγκεκριμένη τεχνολογία δεν μπορεί να ανταποκριθεί σε φωτογραφικές ή άλλες εφαρμογές που χρησιμοποιούν ολόκληρο το ορατό φάσμα, αφού ως υλικό το διοξείδιο του τιτανίου μπορεί να χειριστεί μονάχα μικρό μέρος του ορατού φάσματος. Πάντως οι ερευνητές ευελπιστούν ότι σε δύο τρία χρόνια, θα είναι σε θέση να δώσουν απολύτως απαλλαγμένες από εκτροπές και οπτικά σφάλματα εικόνες με πολύ υψηλές αναλύσεις που ξεπερνούν τη διακριτική ικανότητα των υπαρχόντων φακών. Οι πρώτες επερχόμενες εφαρμογές σχετίζονται με τα μικροσκόπια, ενδοσκόπια και άλλα πεδία όπου δεν είναι απαραίτητη η έγχρωμη απεικόνιση. Επίσης σε δεύτερο πλάνο, η τεχνολογία μπορεί να δώσει λύσεις στον τομέα των οπτικών σε συσκευές enhanced/augemented reality (δηλ. σαν το Oculus Rift) όπου μπορεί να εστιάζει ξεχωριστά τις RGB συνιστώσες και να συνθέτει το έγχρωμο.
