I ricercatori della School of Applied and Engineering Physics della Cornell University e dell'Advanced Institute of Technology di Samsung hanno creato un metalens unico nel suo genere, una lente metamateriale, che può essere focalizzata utilizzando la tensione invece di muovere meccanicamente i suoi componenti.

Il proof of concept apre le porte a una gamma di obiettivi varifocali compatti per un possibile utilizzo in molte applicazioni di imaging come satelliti, telescopi e microscopi, che tradizionalmente focalizzano la luce utilizzando lenti curve che si regolano utilizzando parti meccaniche. In alcune applicazioni, spostare lenti tradizionali in vetro o plastica per variare la distanza focale semplicemente non è pratico a causa dello spazio, considerazioni sul peso o sulle dimensioni.

I metalenses sono schiere piatte di nano-antenne o risonatori, meno di un micron di spessore, che fungono da dispositivi di messa a fuoco. Ma fino ad ora, una volta che un metalens è stato fabbricato, la sua lunghezza focale era difficile da cambiare, secondo Melissa Bosch, studente di dottorato e primo autore di un articolo che descrive in dettaglio la ricerca sulla rivista dell'American Chemical Society Nano lettere .

L'innovazione, sviluppato in collaborazione tra i ricercatori Samsung e Cornell, implicava la fusione di un metallo con la consolidata tecnologia dei cristalli liquidi per adattare la risposta di fase locale dei metalli. Ciò ha permesso ai ricercatori di variare la messa a fuoco dei metalli in modo controllato variando la tensione applicata ai capi del dispositivo.

"Questa combinazione ha funzionato come speravamo e avevamo previsto, " disse Bosch, che lavora nel laboratorio di Gennady Shvets, professore di fisica applicata e ingegneristica e autore senior dell'articolo. "Il risultato è un ultrasottile, obiettivo sintonizzabile elettricamente in grado di zoom continuo e fino al 20% di spostamento totale della lunghezza focale."

I ricercatori Samsung sperano di sviluppare la tecnologia da utilizzare negli occhiali per realtà aumentata, secondo Bosch. Vede molte altre possibili applicazioni come la sostituzione delle lenti ottiche sui satelliti, navicella spaziale, droni, visori notturni, endoscopi e altre applicazioni in cui il risparmio di spazio e peso sono le priorità.

Maxim Shcherbakov, associato post-dottorato nel laboratorio Shvets e corrispondente autore dell'articolo, ha affermato che i ricercatori hanno compiuto progressi nel coniugare i cristalli liquidi con le nanostrutture negli ultimi dieci anni, ma nessuno aveva applicato questa idea alle lenti. Ora il gruppo prevede di continuare il progetto e migliorare le capacità del prototipo.

"Ad esempio, "Scherbakov ha detto, "questo obiettivo funziona a una singola lunghezza d'onda, rosso, ma sarà molto più utile quando può funzionare attraverso lo spettro dei colori:rosso, verde, blu."

Il gruppo di ricerca della Cornell sta ora sviluppando una versione varifocale a più lunghezze d'onda dei metalli utilizzando la piattaforma esistente come punto di partenza.

"La procedura di ottimizzazione per altre lunghezze d'onda è molto simile a quella del rosso. In qualche modo, il passo più difficile è già finito, quindi ora si tratta semplicemente di costruire sul lavoro già fatto, " disse Bosch.