Těžiště nových „kovů“ bez pohybu. Umožňuje objektivy s mírným přiblížením pro drony, mobilní telefony nebo brýle pro noční vidění

Dráty vyrobené novým MIT mění zaostření bez naklánění, pohybu nebo jiného pohybu. Design umožňuje miniaturní zvětšovací čočky pro drony, mobilní telefony nebo brýle pro noční vidění. Půjčka S pozdravem, vědci

Leštěné sklo je po staletí středem zobrazovacích systémů. Jejich přesné zakřivení umožňuje objektivu zaostřit světlo a vytvářet ostré obrazy, ať už jde o jediný objekt, buňku, stránku knihy nebo vzdálenou galaxii.

Změna zaostření tak, aby bylo vidět jasně na všech těchto stupnicích, obvykle vyžaduje fyzický pohyb objektivu nakloněním, posunutím nebo jiným pohybem objektivu, obvykle pomocí mechanických částí, které tvoří většinu mikroskopů a dalekohledů.

Nyní: S: Inženýři vytvořili nastavitelné „kovy“, které se mohou soustředit na objekty v mnoha hloubkách, aniž by měnily jejich fyzickou polohu nebo výkon. Čočka není vyrobena z pevného skla, ale z průhledného „fázově se měnícího“ materiálu, který po zahřátí může změnit uspořádání své atomové struktury, a tím změnit způsob, jakým materiál interaguje se světlem.

Vědci vyřezali povrch materiálu malými, přesně vzorovanými strukturami, které společně fungují jako „hedvábný povrch“ – lámají nebo odrážejí světlo jedinečných tvarů. Se změnami vlastností materiálu se mění i optická funkce kovového povrchu. V tomto případě, když je materiál při pokojové teplotě, potkaný povrch koncentruje světlo a vytváří ostrý obraz objektu v určité vzdálenosti. Jak se látka zahřívá, její atomová struktura se mění; v reakci na to meteor přesměruje své světlo na vzdálenější objekt.

Tímto způsobem mohou nové aktivní „kovy“ upravit svou koncentraci bez nutnosti použití velkých mechanických prvků. Design románu, který je v současné době zobrazen v infračerveném rozsahu, může umožnit důmyslnější optická zařízení, jako jsou miniaturní drony, ultrakompaktní termální kamery mobilních telefonů a nízkoprofilové brýle pro noční vidění.

„Naše výsledky ukazují, že náš ultra nastavitelný objektiv bez pohyblivých částí dokáže dosáhnout překrývajících se objektů překrývajících se objektů v různých hloubkách bez zkreslení a konkurovat tak tradičním sériově vyráběným optickým systémům,“ říká Tian Gu z MIT. Vědecký pracovník v oblasti materiálů výzkumná laboratoř.

Jeho kolegové dnes zveřejnili své výsledky v časopise Příroda komunikaceMezi jeho spoluautory jsou Ue Wejun Hun, Michail Shalaginov, Yifey Hang Ang, Fan Yang, Peter Sun, Carlos Rios, Ingin Du և Anurada Agarwal na MIT; Vladimir Lieberman, Jeffrey Chow և Christopher Roberts z MIT Lincoln Laboratory; Spolupracuje s Lockheed Martin Corporation, University of Lowell, Massachusetts, University of Central Florida.

Vylepšit materiál

Nový objektiv je vyroben z fázovacího materiálu, který tým vytvořil opravou materiálu běžně používaného u konvertibilních CD a DVD. Pod názvem GST obsahuje germanium, antimon ուր tellur, jeho vnitřní struktura se při zahřátí laserovými pulzy mění. To umožňuje přepínání materiálu mezi průhledným a neprůhledným stavem. Mechanismus, který umožňuje zapisovat, mazat a přepisovat data uložená na discích CD.

Začátkem tohoto roku vědci uvedli přidání dalšího prvku do GST, selenu, aby se vytvořil nový prostředek pro změnu fáze, GSST. Když zahřáli nový materiál, jeho atomová struktura se přesunula z amorfního náhodného nepořádku atomů do uspořádanější krystalické struktury. Tento fázový posun změnil způsob, jakým infračervené světlo prochází materiálem, což ovlivnilo lomovou sílu, ale s minimálním účinkem na průhlednost.

Tým přemýšlel, zda lze upravit konverzní schopnost GSST tak, aby nasměroval světlo անա tak, aby zaostřilo na určité body v závislosti na jeho fázi. Materiál by pak mohl být použit jako aktivní čočka, aniž by bylo nutné mechanické části měnit své zaostření.

„Obecně platí, že když člověk vyrobí optické zařízení, je velmi obtížné regulovat jeho vlastnosti po potvrzení,“ říká Shalaginov. „Proto je mít takovou platformu jako posvátný gril pro optické techniky, což umožňuje [the metalens] změnit zaměření na velkou plochu. “

Na teplém sedadle

U běžných čoček je sklo přesně zakřivené, takže příchozí světelný paprsek se láme pod různými úhly od čočky a splývá v bodě v určité vzdálenosti známé jako ohnisková vzdálenost čočky. Objektivy lze poté použít k vytvoření ostrého obrazu jakéhokoli objektu v určité vzdálenosti. Chcete-li zachytit objekty v různých hloubkách, musíte objektivem fyzicky pohnout.

Spíše než spoléhat se na pevné zakřivení materiálu pro přímé světlo, pokusili se vědci změnit kovy na bázi GSST tak, aby se ohnisková vzdálenost měnila s fází materiálu.

Ve své nové studii vytvořili vrstvu GSST o tloušťce 1 mikronu, čímž vytvořili „metasergii“ kopáním vrstvy GSST do mikroskopických struktur různých koní, které různými způsoby lámou světlo.

„Je to komplikovaný proces budování povrchu, který se mění mezi různými funkcemi, vyžaduje rozumný návrh toho, jaké vzory se mají použít,“ říká Gun. „Tím, že víme, jak se materiál bude chovat, můžeme vytvořit speciální vzor, ​​který se zaměří na jeden bod v amorfním stavu a přejde na další bod v krystalické fázi.“

Testovali nové kovy tak, že je umístili na jeviště a osvětlili je laserovým paprskem, který byl zesílen v infračerveném rozsahu světla. V určité vzdálenosti před objektivem umístili průhledné předměty skládající se z oboustranných vzorů vodorovných a svislých tyčí, známých jako schémata řešení, běžně používaných k testování optických systémů.

Objektiv v původním amorfním stavu vytvořil ostrý obraz první kopie. Tým poté zahřál čočku, aby materiál krystalický. Po přepnutí, և zdroj tepla byl odstraněn, čočka vytvořila stejně ostrý obraz, tentokrát druhé, další řady tyčí.

„Ukazujeme vidění ve dvou různých hloubkách bez jakéhokoli mechanického pohybu,“ říká Shalaginov.

Pokusy ukazují, že kovy mohou aktivně měnit zaostření bez jakéhokoli mechanického pohybu. Vědci tvrdí, že kovy lze vyrobit pomocí integrovaných mikroohřívačů k rychlému zahřátí materiálu za krátké milisekundy. Změnou různých podmínek svařování se mohou také přizpůsobit mezilehlým stavům jiného materiálu, což umožňuje průběžné přizpůsobování zaostření.

„Je to jako dělat steak. „Jeden začíná syrovým steakem, může jít na dobře udělaný nebo může dělat průměrný cokoli jiného,“ říká Shalaginov. „V budoucnu nám tato jedinečná platforma umožní libovolně řídit ohniskovou vzdálenost kovů.“

Odkaz. Michail Y. Shalaginov, Sensong An, Yefi hang ang, Fan Young, Peter Su, Vladimir Lieberman, ff efri B. Chow, Christopher M. Roberts, Mungko Kang, Carlos Rios. , Qingyang Du, Clayton Fowler, Anuradha Agarwal, Kathleen A. Richardson, Clara Rivero-Baleine, Hualiang Zhang, Juejun Hu a Tian Gu, 22. února 2021, Příroda komunikace,
DOI: 10.1038 / s41467-021-21440-9:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kampaň NASA SnowEx kopání hluboko v roce 2021

Měření sněhu se může zdát jednoduché, ale každé prostředí představuje pro přístroje jedinečné výzvy. Například sněžení v lesích se zachytává na větvích nebo...

Agresivní tržní model vývoje energie z jaderné syntézy

Koncept ARC Fusion Pilot Plant byl vyvinut na MIT, aby demonstroval potenciál vysokoteplotních supravodivých magnetů pro nastavení hodnoty rychlosti fúzní energie և. Půjčka:...

LSD může nabídnout udržitelnou léčbu úzkosti a jiných duševních poruch

McGill studoval krok v porozumění mechanismu vlivu psychedelik na mozek a potenciálu pro terapeutické použití. Vědci z McGill University poprvé objevili jeden z možných mechanismů,...

Nenechte si ujít příští úplněk – sníh, bouře a hladový měsíc

Uznání: NASA / Bill Dunford Příští úplněk je měsíc se sněhem, bouří a hladem; měsíc během svátků svátku Puim; festival čínských luceren; Magha Purnima a...

Chytré tetování OLED. Inženýři vytvářejí tetování vyzařující světlo

OLED tetovací zařízení. Půjčka Barsotti - italský technologický institut Vědci z UCL և IIT -Istituto Italiano di Tecnologia (Italský technologický institut) vytvořili dočasné...

Newsletter

Subscribe to stay updated.