Создана самая тонкая оптическая линза в мире

Группа ученых из австралийского Национального университета (Australian National University, ANU), возглавляемая доктором Юеруи Лью (Dr Yuerui Lu) добилась успеха в создании того, что можно назвать самой тонкой в мире оптической линзой. Толщина этой линзы составляет одну двухтысячную долю от толщины человеческого волоса, а изготовлена она из кристалла бисульфита молибдена - вещества, обладающего при некоторых условиях, целым набором уникальных оптических свойств. Следует отметить, что данное достижение может стать основой для создания миниатюрных оптических систем высококачественных камер для смартфонов, других портативных электронных устройств, гибких дисплеев и многого другого.

Рассказывает доктор Лью:

Материал этого типа уже некоторое время является перспективным подспорьем для электроники будущего поколения, поскольку может послужить заменой традиционному кремнию. Теперь мы открыли его новую сторону. Используя свойства тонкопленочного дисульфида молибдена, мы сможем создавать сложные оптические системы, подражающие строению и функционированию фасетчатых глаз насекомых

Толщина линзы из дисульфида молибдена составляет всего 6.3 нанометра, что намного меньше толщины ультратонких линз предыдущего поколения, изготовленных из метаматериала на основе золотых "нанокирпичиков" - их толщина составляла 50 нанометров.

Группе доктора Лью удалось изготовить кристаллы дисульфида молибдена, толщиной 6.3 нанометра, что соответствует толщине 9 атомных слоев. Из этой тонкой пленки лазером была вырезана заготовка круглой линзы, радиусом 10 микрон. Затем при помощи сфокусированного ионного луча, позволяющего "сбривать" с поверхности слои атомов, линзе была придана округлая форма.

Оказалось что слой дисульфида молибдена толщиной 0.7 нанометров оказывает на свет сильное преломляющее воздействие - такое же, как и линзы из других материалов, толщиной минимум в 38 нанометров. Этот эффект возникает за счет явления дифракции и вмешательства атомов материала в фазу фотонов света.

"Мы сначала не смогли определить, почему дисульфид молибдена имеет столь удивительные свойства" - рассказывает доктор Лью. - Чтобы выяснить это, разработали математическую модель, которая показала, что из-за высокого коэффициента преломления свет многократно отражается от внутренних поверхностей линзы, проходя в ее среде гораздо большую дистанцию, нежели ее толщина".

Проведенные исследования и расчеты показали, что коэффициент преломления света тонкой пленкой дисульфида молибдена, который и определяет силу воздействия этого материала на свет, имеет высокое значение и равен 5.5. Для сравнения, блистающие алмазы имеют коэффициент преломления в 2.4, а коэффициент преломления воды составляет 1.3.

Рассказывает доктор Лью:

Дисульфид молибдена - удивительный материал. Он выдерживает воздействие высоких температур, является полупроводником и способен излучать фотоны света. Мы открыли его способность управлять потоком света на атомарном уровне, и это станет началом процесса беспрецедентной миниатюризации оптических компонентов и их интеграции в структуру традиционных полупроводниковых чипов