Buzz
Siêu thấu kính này thay thế những thiết bị cồng kềnh trước đây, giúp các nhà nghiên cứu Thụy Sĩ tái định nghĩa công nghệ quang học hồng ngoại.
Một bước tiến lớn trong quang học được ghi nhận tại Thụy Sĩ khi các nhà khoa học tạo ra siêu thấu kính siêu mỏng có thể biến ánh sáng hồng ngoại vô hình thành ánh sáng khả kiến.
Nhóm nghiên cứu do phó giáo sư Rachel Grange tại ETH Zurich dẫn dắt đã mở ra cơ hội phát triển mạnh mẽ cho thiết bị quang học siêu nhỏ và công nghệ hồng ngoại.
Bằng phương pháp in mẫu nano trực tiếp lên tinh thể lithium niobat (LiNbO₃), họ tạo ra thấu kính chỉ mỏng bằng 1/40 sợi tóc nhưng điều khiển ánh sáng cực kỳ chính xác, điều trước đây tưởng chừng không thể.
Thấu kính đặc biệt này có thể "cắt đôi" bước sóng tia hồng ngoại từ 800 nanomet xuống 400 nanomet, chuyển sang ánh sáng tím mà mắt người nhìn thấy được.
Phát minh này không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn hứa hẹn ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Nhóm nghiên cứu cho biết siêu thấu kính mới có thể tạo ra các thiết bị quang học nhỏ gọn, hiệu quả cao như máy ảnh siêu mỏng, cảm biến hình ảnh hiện đại hay thiết bị chống làm giả trong in ấn tiền tệ.
Ngoài ra, thiết bị này còn cải tiến cách chế tạo các thiết bị nhìn đêm và camera nhiệt - công cụ thiết yếu trong an ninh, quốc phòng và nghiên cứu khoa học, bằng cách đơn giản hóa cấu trúc và giảm chi phí sản xuất.
Điểm nổi bật của siêu thấu kính là quy trình sản xuất “nanoforming”, khác biệt với cách truyền thống gặp khó với lithium niobat nhờ tạo hình chính xác các mẫu nano trong dung dịch tiền chất của tinh thể.
Ở nhiệt độ 600 độ C, các cấu trúc nano được cố định và kết tinh, tạo ra đặc tính quang học phi tuyến đặc biệt, là yếu tố then chốt để biến ánh sáng hồng ngoại thành ánh sáng khả kiến.
Phương pháp này tương tự quá trình in Gutenberg thời kỳ cách mạng in ấn châu Âu thế kỷ 15, khi “mực in” chính là các mẫu nano được đổ vào khuôn đảo ngược có thể tái sử dụng, giúp sản xuất hàng loạt với độ chính xác cao.
Kỹ thuật này đã phá vỡ rào cản lớn trong chế tạo cấu trúc nano từ lithium niobat, mở ra con đường mới cho sản xuất các thành phần quang học.
Thử nghiệm trong phòng lab cho thấy thấu kính có thể tập trung tia laser hồng ngoại thành điểm ánh sáng tím sắc nét chỉ bằng một chấm nhỏ.
Đây là thành quả của hiệu ứng quang học phi tuyến, trước đây chỉ có thể thực hiện trên các tinh thể lớn và thiết bị phức tạp, nay được tích hợp trong cấu trúc siêu mỏng gọn nhẹ.
Phát minh này có tiềm năng ứng dụng rộng khắp, trong tài chính có thể dùng đặc tính quang học độc đáo để làm dấu chống làm giả trên tiền giấy và giấy tờ có giá trị.
Trong sản xuất công nghệ cao, thấu kính có thể thay thế các thiết bị quang khắc tia cực tím sâu đắt đỏ, giúp đơn giản hóa quy trình chế tạo thế hệ chất bán dẫn mới.
Ngành y tế và nghiên cứu khoa học cũng sẽ được lợi từ việc phát triển các hệ thống hình ảnh nhỏ gọn, chính xác, phục vụ chẩn đoán và phân tích sinh học ở cấp độ nano.
“Chúng tôi mới chỉ chạm đến bề mặt tiềm năng của các bề mặt quang học siêu mỏng (metasurfaces),” phó giáo sư Rachel Grange cho biết. “Lĩnh vực này nằm ở giao điểm vật lý, khoa học vật liệu và hóa học, và chúng tôi rất hào hứng về tác động tiết kiệm chi phí mà công nghệ này sẽ mang lại.”
Nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí Advanced Materials, một trong những ấn phẩm hàng đầu về vật liệu tiên tiến và công nghệ nano.
Đây là cột mốc quan trọng trong việc thu nhỏ và đơn giản hóa thiết bị quang học, mở ra kỷ nguyên mới cho công nghệ nhìn đêm, cảm biến thông minh, hình ảnh y tế và cả ứng dụng tiêu dùng hàng ngày.
