Immagini al microscopio di due lenti nanowire riconfigurabili:(a) una lente con due diverse lunghezze focali, consentendo due diversi ingrandimenti, e (f) una lente stereoscopica in cui l'asse ottico cambia. (b) e (g) mostrano le lenti sotto illuminazione polarizzata x, mentre (c) e (h) mostrano le lenti sotto illuminazione y-polarizzata. (d) ed (e) dimostrano ingrandimenti dipendenti dalla polarizzazione di 1,12 e 0,59. (i) e (j) mostrano una parallasse dipendente dalla polarizzazione. Credito immagine:Schönbrun, et al. ©2011 Società Chimica Americana
(PhysOrg.com) -- Sfruttando le proprietà ottiche uniche dei materiali su scala nanometrica, i ricercatori hanno progettato una lente fatta di nanofili in grado di riconfigurare le sue proprietà di imaging senza alcun controllo elettronico o meccanico. L'obiettivo è disponibile in due diverse varietà, uno dei quali può abilitare lo zoom a due diversi ingrandimenti, mentre l'altro può creare immagini stereoscopiche che mostrano oggetti in tre dimensioni con un unico, lente indivisa. Queste funzionalità potrebbero rivelarsi utili per i sistemi di micro imaging, che operano su una scala alla quale le tradizionali tecniche di zoom e di imaging stereoscopico non funzionano.
I ricercatori, Ethan Schonbrun, Kwanyong Seo, e Kenneth B. Crozier della Harvard University hanno pubblicato il loro studio sui due nuovi sistemi di imaging riconfigurabili in un recente numero di Nano lettere .
Per costruire ogni lente, i ricercatori hanno utilizzato nanofili con ellittica, piuttosto che il solito sferico, sezioni trasversali. Per rendere i nanofili ellittici, i ricercatori hanno utilizzato una combinazione di litografia a fascio di elettroni e incisione con ioni reattivi per modellare ciascun nanofilo. I nanofili ellittici hanno mostrato un effetto attraente chiamato "birifrangenza della forma, ” che significa che le informazioni (o in questo caso, funzioni dell'obiettivo) possono essere codificati olograficamente in elementi ottici modificando la polarizzazione della luce in ingresso. Usando questo effetto, i ricercatori potrebbero codificare due diverse impostazioni dell'obiettivo in ciascuna lente array di nanofili.
“Abbiamo sviluppato un metodo per codificare due distinte funzioni dell'obiettivo in un singolo elemento ottico, ” ha detto Schonbrun PhysOrg.com . "La codifica si basa sulla risposta dipendente dalla polarizzazione dei nanofili di silicio a sezione ellittica".
La prima lente a matrice di nanofili ha la capacità di ingrandire un oggetto a due diversi ingrandimenti (1,12 e 0,59), poiché le due diverse polarizzazioni della luce determinano la lunghezza focale dell'obiettivo. In questo modo, l'obiettivo funge da estremità anteriore di un sistema di zoom non meccanico per piccoli oggetti situati a poche centinaia di micrometri di distanza.
La seconda lente a matrice di nanofili ha la capacità di registrare immagini stereoscopiche tridimensionali, un'impresa che di solito richiede due obiettivi posizionati ad angoli diversi o almeno un singolo obiettivo con un'apertura divisa. In questa lente, la lunghezza focale è la stessa per entrambe le polarizzazioni della luce, ma l'asse ottico di ciascuna lente cambia leggermente a seconda della polarizzazione della luce in arrivo. Le immagini risultanti hanno parallasse, come se l'obiettivo avesse catturato le immagini degli oggetti da due diverse angolazioni, anche se l'obiettivo stesso non si muove e non ha un'apertura divisa.
In ciascuna di queste lenti, la proprietà in questione (ingrandimento e stereoscopia) può avere una delle due diverse impostazioni. Nel futuro, i ricercatori prevedono che sarà possibile aumentarlo a tre impostazioni, anche se sarà necessario aumentare il numero di diverse geometrie di nanofili.
Queste lenti di dimensioni nanometriche con proprietà riconfigurabili potrebbero avere applicazioni nei sistemi di imaging microottico, dove è tradizionalmente difficile regolare dinamicamente le proprietà dell'immagine. Le piccole fotocamere stanno diventando sempre più utilizzate in medicina, come per l'endoscopia, così come nella fotografia dei consumatori e nella visione artificiale.
"Questa tecnologia dell'obiettivo potrebbe essere implementata in applicazioni di imaging che richiedono poche parti mobili o un consumo energetico ridotto, ” ha detto Schönbrun. “In futuro, abbiamo in programma di integrare questa tecnologia di lenti con sensori di immagine basati sulla diversità di polarizzazione per rendere questi sistemi completamente non meccanici”.
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