Ploché čočky ukazují obrazy vznášející se ve volném prostoru

aktualizováno 
Americkým vědcům se podařilo poprvé v dějinách vyrobit zcela nový typ čoček, jež kromě toho, že pozorované objekty zobrazují do nejmenších detailů, zároveň vytvářejí jejich 3D kopie.

Nový typ čočky, jejíž povrch je, na rozdíl od ostatních čoček, absolutně rovný, zvládne předměty osvětlené ultrafialovým světlem zobrazit ve 3D. (Zcela vpravo je pohled na 3D projekci z optického mikroskopu, vedle něj vlevo pak záběr originálního kruhového otvoru z elektronového mikroskopu. | foto: nist.gov

Prakticky všechny optické čočky, které známe, včetně těch, co máme v očích, kamerách, foťácích a spoustě dalších optických přístrojů, jsou zakřivené. Ve valné většině případů tvoří aspoň jednu jejich stranu kulová plocha, někdy se však používají i jiné tvary. Ale že by byly čočky z obou stran ploché? Jak by pak mohly ohýbat světlo?

Nejdřív teorie, pak praxe

Tak přesně to asi vrtalo hlavou výzkumným pracovníkům amerického Národního institutu standardů a technologie (National Institute of Standards and Technology, NIST), když se do vývoje ploché čočky pustili. Jedno jim bylo jasné od začátku: bez metamateriálů a nanotechnologie to nepůjde.

Naštěstí se měli o co opřít. Inspiraci nalezli u kolegů z Institutu pro atomovou a molekulární fyziku (Institute for Atomic and Molecular Physics) v Nizozemsku, kteří se podobnými otázkami zabývali dříve a popsali strukturu metamateriálu vhodného pro ploché čočky. Bez metamateriálů (se záporným indexem lomu) se v podobných případech prostě neobejdeme, neboť tyto umělé kompozity dokážou ohýbat světlo jako žádné jiné látky v přírodě. Ohnou ho v podstatě kamkoliv, klidně i dozadu.

Práce nizozemských vědců však byla čistě teoretická, takže bylo nutné její poznatky přizpůsobit praxi. Klíčovou roli při tom sehrála zejména volba části světelného spektra, ve které by měla nová čočka pracovat. Američtí výzkumníci se rozhodli pro ultrafialový obor spektra, tedy o frekvence, které se v současnosti těší velkému zájmu technologických společností.

Nanosendvičový metamateriál

Po mnoha pokusech s nejrůznějšími materiálovými kombinacemi nakonec vědci slavili úspěch. Výsledkem byl zcela nový typ čočky, jejíž povrch je na rozdíl od ostatních čoček absolutně rovný. Její hlavní předností však je, že předměty osvětlené ultrafialovým světlem zobrazuje ve 3D! Ohýbá a soustředí ultrafialové světlo tak neobvykle, že za sebou vytváří trojrozměrné, ve volném prostoru jakoby povlávající obrazy zobrazovaných objektů.

Konstrukce čočky je přitom překvapivě jednoduchá. Tvoří ji jen destička ze speciálního metamateriálu se záporným indexem lomu, ve kterém se pravidelně střídají tenounké vrstvy stříbra a oxidu titaničitého. Podle amerických vědců je navíc zhotovení takových sendviči podobných nanostruktur dnes běžnou rutinou, takže průmyslová výroba plochých čoček by měla být poměrně jednoduchá a levná.

"Obyčejné čočky zachytí z trojrozměrných objektů jenom dvě dimenze," tvrdí jeden z vynálezců Ting Xu. "Naše plochá čočka je schopna zobrazit trojrozměrné obrazy trojrozměrných objektů."

Díky použitému metamateriálu nová čočka nejenom vytváří třírozměrné repliky zobrazovaných předmětů, ale zachycuje je do nejmenších detailů, mnohdy dokonce menších než vlnová délka světla, což u klasických čoček není možné.

Nespřeberné množství aplikací

Očekává se, že nové čočky naleznou uplatnění v průmyslu i ve výzkumu, zejména na poli fotolitografie, při výrobě počítačových procesorů a manipulaci s nanoobjekty a v nanotechnologiích vůbec.

"Naše čočky poskytují jiným výzkumníkům větší flexibilitu při manipulaci s UV zářením v malých délkových měřítcích, říká Lezec, jenž se na vývoji nové čočky rovněž podílel. "Vzhledem k vysoké energii fotonů má UV záření nesčetné množství aplikací, včetně fotochemie, fluorescenční mikroskopie a výroby polovodičů. Tohle plus fakt, že naše čočky je tak snadné vyrobit, by mohlo pobídnout další badatele, aby jejich potenciál dál prozkoumali."

Autor:


Nejčtenější

Skrytý mechanismus zničil obraz za 30 milionů. Záhadný Banksy ukázal zuby

Banksy do svého obrazu zabudoval skartovačku.

Banksy, jeden z nejznámějších a zároveň nejzáhadnějších umělců, znovu šokoval umělecký svět. Ani ne tak úspěchem v...

Afrika do Evropy narazí, shodují se vědci. Budoucnost však zůstává záhadou

Předpověď budoucího pohybu kontinentů Christophera Scoteseho.

Zatímco rekonstrukce minulosti pohybu kontinentů je skutečná věda, jejich predikce je spíše koníček či spekulace....



Jeho fotky jsou až neskutečně nádherné. Podívejte se, jak vznikají

Kalendář 43. výsadkového praporu - Nic nepotěší potápěče průzkumného týmu po...

Jeho fotky výsadkářů z Chrudimi viděl téměř každý. Vypadají jako vystřižené z toho nejdražšího hollywoodského akčního...

Podívejte se, kdy vám vypnou současné televizní vysílání a co s tím udělat

Nelamte si s DVB-T2 hlavu. Vše podstatné se dozvíte níže.

Současné pozemní digitální televizní vysílání má před sebou poslední měsíce života. První vysílače budou vypnuty již...

Start lodě Sojuz MS-10 se nezdařil, modul s posádkou nouzově přistál

Start Sojuzu MS-10 z Bajkonuru 11. října 2018.

Čtvrteční start lodě Sojuz MS-10 z kosmodromu Bajkonur v Kazachstánu se nezdařil. Kvůli závadě na nosné raketě Sojuz...

Další z rubriky

Začínal v krabičkách od krému na boty. Kardiostimulátor pomáhá už 60 let

Dva „otcové“ prvního kardiostimulátoru. Zleva: primář Ăke Senning, který vedl...

Před šedesáti lety implantovali ve Švédsku první kardiostimulátor, tedy přístroj odstraňující poruchy srdečního rytmu....

Afrika do Evropy narazí, shodují se vědci. Budoucnost však zůstává záhadou

Předpověď budoucího pohybu kontinentů Christophera Scoteseho.

Zatímco rekonstrukce minulosti pohybu kontinentů je skutečná věda, jejich predikce je spíše koníček či spekulace....

Návrat „imperialistického brouka“? Výzkumný program USA vzbudil obavy

Program „Hmyzí spojenci“ má změnit škůdce v pomocníky v zemědělství.

Skupina vědců v časopise Science varuje před možným zneužitím amerického výzkumného programu, který vyvíjí zcela nový...

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!



Najdete na iDNES.cz