Tipo revolucionário de lente foca todas as cores do arco-íris em um único ponto

Por , em 4.01.2018

Pela primeira vez, pesquisadores da Universidade Harvard (EUA) desenvolveram uma única lente capaz de focar todas as cores do arco-íris – todo o espectro visível de luz, tornando a luz branca – em um único ponto em alta resolução, algo que exigia múltiplas lentes no passado.

O novo tipo de lente responsável pelo avanço se chama metalente, uma superfície plana que utiliza nanoestruturas para focar a luz.

Até agora, essas lentes ultracompactas tinham um enorme potencial, mas ainda não eram capazes de focar um amplo espectro de luz.

Com o sucesso, o novo estudo pode mudar o campo da óptica para sempre, substituindo as tradicionais lentes volumosas e curvas que conhecemos.

A tecnologia

Fazer uma lente como esta é complicado porque diferentes comprimentos de onda da luz se movem através de materiais a diferentes velocidades. Isso leva a erros de foco conhecidos como aberrações cromáticas, obstáculo que as lentes tradicionais superam utilizando superfícies curvas.

O comprimento de onda do vermelho move-se mais rápido que todos os outros, enquanto o violeta é o mais lento – a gama completa de cores do arco-íris.
Metalentes não têm o mesmo espaço para trabalhar que as lentes tradicionais, por isso não podem ser moldadas de forma curva. Em vez disso, elas usam pequenas matrizes de dióxido de titânio para lidar com as aberrações cromáticas.

Emparelhando essas nanomatrizes, os cientistas conseguiram controlar a velocidade de diferentes comprimentos de onda da luz que passavam através da lente, garantindo que cada cor fosse focada em um único ponto – quase como criar um labirinto em miniatura para orientar cores diferentes através da lente.

Aplicações

Os pesquisadores dizem que a nova tecnologia pode reduzir drasticamente a espessura e a complexidade do projeto em comparação com uma abordagem padrão de lentes multicamadas.

“Usando nossa lente acromática, somos capazes de realizar imagens de luz branca de alta qualidade”, disse um dos pesquisadores do estudo, Alexander Zhu. “Isso nos aproxima um pouco do objetivo de incorporá-la em dispositivos ópticos comuns, como as câmeras”.

O potencial para a metalente é vasto, de melhores lentes em câmeras de smartphone para uma nova geração de dispositivos de realidade virtual e realidade aumentada.

Inclusive, a próxima etapa do estudo é ampliar as metalentes para um tamanho de um centímetro, a fim de que as possibilidades para câmeras, microscópios e todos os tipos de tecnologia óptica padrão realmente comecem a se abrir.

Custo-benefício

Como bônus adicional, as metalentes podem ser desenvolvidas nas mesmas instalações onde componentes de computador são produzidos, de forma econômica e fácil.

“Na minha opinião, esta tecnologia vai ser um divisor de águas”, disse o principal autor do estudo, Federico Capasso, à BBC.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Nanotechnology. [ScienceAlert]

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