La scorsa estate, ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno annunciato un nuovo, lente piatta che potrebbe focalizzare la luce con alta efficienza all'interno dello spettro visibile. L'obiettivo utilizzava una serie ultrasottile di nanopilastri per piegare e focalizzare la luce al suo passaggio.

L'annuncio è stato salutato come una svolta nel campo dell'ottica ed è stato nominato tra le principali scoperte di Science Magazine del 2016.

Ma l'obiettivo aveva un limite:poteva mettere a fuoco solo un colore alla volta.

Ora, lo stesso team ha sviluppato la prima lente piatta che funziona all'interno di una banda continua di colori, dal blu al verde. Questa larghezza di banda, vicino a quello di un LED, apre la strada a nuove applicazioni nell'imaging, spettroscopia e rilevamento.

La ricerca è pubblicata su Nano lettere .

Una delle maggiori sfide nello sviluppo di un appartamento, l'obiettivo a banda larga è stato corretto per la dispersione cromatica, il fenomeno in cui diverse lunghezze d'onda della luce sono focalizzate a diverse distanze dall'obiettivo.

"Le lenti tradizionali per microscopi e fotocamere, comprese quelle dei telefoni cellulari e dei laptop, richiedono più lenti curve per correggere le aberrazioni cromatiche, che aggiunge peso, spessore e complessità, " disse Federico Capasso, Robert L. Wallace Professore di Fisica Applicata e Vinton Hayes Senior Research Fellow in Ingegneria Elettrica. "Il nostro nuovo rivoluzionario metallo piatto ha correzioni di aberrazioni cromatiche integrate in modo che sia necessaria una singola lente."

La correzione della dispersione cromatica, nota come ingegneria della dispersione, è un argomento cruciale in ottica, e un importante requisito di progettazione in qualsiasi sistema ottico che si occupa di luce di diversi colori. La capacità di controllare la dispersione cromatica delle lenti piatte amplia le loro applicazioni e introduce nuove applicazioni che non sono state ancora possibili.

"Sfruttando gli aspetti cromatici, possiamo avere ancora più controllo sulla luce, " disse Reza Khorasaninejad, un Research Associate nel Capasso Lab e primo autore del documento. "Qui, dimostriamo lenti piatte acromatiche e inventiamo anche un nuovo tipo di lente piatta con dispersione cromatica inversa. Abbiamo dimostrato che si può rompere con i vincoli dell'ottica convenzionale, offrendo nuove opportunità vincolate solo dall'immaginazione del designer."

Per progettare una lente acromatica, una lente senza dispersione cromatica, il team ha ottimizzato la forma, larghezza, distanza, e l'altezza dei nanopilastri che compongono il cuore dei metalli. Come nelle ricerche precedenti, i ricercatori hanno utilizzato abbondante biossido di titanio per creare l'array su scala nanometrica.

Questa struttura consente ai metalli di focalizzare lunghezze d'onda da 490 nm a 550 nm, sostanzialmente dal blu al verde, senza alcuna dispersione cromatica.

"Questo metodo per l'ingegneria della dispersione può essere utilizzato per progettare vari componenti ultrasottili con le prestazioni desiderate, " disse Zhujun Shi, uno studente di dottorato nel Capasso Lab e co-autore del paper. "Questa piattaforma si basa sulla litografia a passaggio singolo ed è compatibile con tecniche di produzione ad alta produttività come la nano-imprinting".

L'Office of Technology Development di Harvard ha depositato domande di brevetto su un portafoglio di tecnologie per lenti piatte e sta lavorando a stretto contatto con Capasso e i membri del suo gruppo di ricerca per catalizzare la commercializzazione di questa tecnologia attraverso una startup.