Gli scienziati del Max Born Institute (MBI) hanno sviluppato la prima lente rifrattiva che focalizza i raggi ultravioletti estremi. Invece di usare una lente di vetro, che non è trasparente nella regione dell'estremo ultravioletto, i ricercatori hanno dimostrato una lente che è formata da un getto di atomi. I risultati, che forniscono nuove opportunità per l'imaging di campioni biologici in tempi brevissimi, sono stati pubblicati in Natura .

Un tronco d'albero parzialmente sommerso dall'acqua sembra piegato. Per centinaia di anni le persone hanno saputo che questo è causato dalla rifrazione, cioè la luce cambia direzione quando viaggia da un mezzo (acqua) a un altro (aria) ad angolo. La rifrazione è anche il principio fisico alla base delle lenti che svolgono un ruolo indispensabile nella vita di tutti i giorni:fanno parte dell'occhio umano, sono usati come bicchieri, lenti a contatto, come obiettivi della fotocamera e per il controllo dei raggi laser.

In seguito alla scoperta di nuove regioni dello spettro elettromagnetico come le radiazioni ultraviolette (UV) e dei raggi X, sono state sviluppate lenti rifrattive che sono specificamente adattate a queste regioni spettrali. La radiazione elettromagnetica nella regione dell'ultravioletto estremo (XUV) è, però, alquanto speciale. Occupa la gamma di lunghezze d'onda tra i domini UV e raggi X, ma a differenza degli ultimi due tipi di radiazioni, può viaggiare solo nel vuoto o in gas fortemente rarefatti. Oggigiorno i fasci XUV sono ampiamente utilizzati nella litografia dei semiconduttori e nella ricerca fondamentale per comprendere e controllare la struttura e la dinamica della materia. Consentono la generazione degli impulsi di luce prodotti dall'uomo più brevi con durate ad attosecondi (un attosecondo è un miliardesimo di miliardesimo di secondo). Però, nonostante il gran numero di sorgenti e applicazioni XUV, fino ad ora non sono esistite lenti XUV. Il motivo è che la radiazione XUV è fortemente assorbita da qualsiasi materiale solido o liquido e semplicemente non può passare attraverso le lenti convenzionali.

Per focalizzare i raggi XUV, un team di ricercatori MBI ha adottato un approccio diverso:ha sostituito una lente di vetro con quella formata da un getto di atomi di un gas nobile, elio. Questa lente beneficia dell'elevata trasmissione dell'elio nella gamma spettrale XUV e allo stesso tempo può essere controllata con precisione modificando la densità del gas nel getto. Questo è importante per regolare la lunghezza focale e ridurre al minimo le dimensioni dello spot dei raggi XUV focalizzati.

Rispetto agli specchi curvi che vengono spesso utilizzati per focalizzare la radiazione XUV, queste lenti rifrattive gassose hanno una serie di vantaggi:una lente "nuova" viene costantemente generata attraverso il flusso di atomi nel getto, il che significa che i problemi con i danni sono evitati. Per di più, una lente a gas non provoca praticamente alcuna perdita di radiazione XUV rispetto a un tipico specchio. "Questo è un grande miglioramento, perché la generazione di fasci XUV è complessa e spesso molto costosa, "Dottor Bernd Schuette, Scienziato MBI e corrispondente autore della pubblicazione, spiega.

Nel lavoro i ricercatori hanno ulteriormente dimostrato che un getto atomico può agire come un prisma rompendo la radiazione XUV nei suoi componenti spettrali costituenti. Questo può essere paragonato all'osservazione di un arcobaleno, risultante dalla rottura della luce solare nei suoi colori spettrali da parte di goccioline d'acqua, tranne che i "colori" della luce XUV non sono visibili all'occhio umano.

Lo sviluppo delle lenti e dei prismi in fase gassosa nella regione XUV consente di trasferire tecniche ottiche basate sulla rifrazione e ampiamente utilizzate nella parte visibile e infrarossa dello spettro elettromagnetico, al dominio XUV. Le lenti a gas potrebbero ad es. essere sfruttato per sviluppare un microscopio XUV o per focalizzare i fasci XUV su spot di dimensioni nanometriche. Questo può essere applicato in futuro, ad esempio, osservare i cambiamenti strutturali delle biomolecole nei tempi più brevi.