Imagens de um alvo de resolução da Força Aérea dos EUA, um teste de resolução óptica microscópica, fotografado com (esquerda) e sem (direita) o metacorretor. A largura de linha da primeira linha no grupo 7 do alvo de resolução é de 3,91 micrômetros. A barra de escala é de 25 micrômetros. Crédito:Capasso Lab / Harvard SEAS
Os sistemas ópticos de hoje - de câmeras de smartphones a microscópios de ponta - usam tecnologia que não mudou muito desde meados do século XVIII. Lentes compostas, inventado por volta de 1730, corrija as aberrações cromáticas que fazem com que as lentes focalizem diferentes comprimentos de onda de luz em diferentes pontos. Embora eficaz, essas lentes multimateriais são volumosas, caro, e requerem polimento ou moldagem de precisão e alinhamento óptico muito cuidadoso. Agora, um grupo de pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson está perguntando:Não é hora de um upgrade?
Os pesquisadores do SEAS desenvolveram um denominado metacorretor, uma superfície de camada única de nanoestruturas que pode corrigir aberrações cromáticas em todo o espectro visível e pode ser incorporada em sistemas ópticos comerciais, de lentes simples a microscópios de última geração. O metacorretor eliminou as aberrações cromáticas em uma lente comercial em todo o espectro de luz visível. O dispositivo também funciona para as objetivas supercomplexas com até 14 lentes convencionais, usado em microscópios de alta resolução.
A pesquisa é descrita em Nano Letras .
"Nossa tecnologia de metacorretores pode trabalhar em conjunto com componentes ópticos refrativos tradicionais para melhorar o desempenho enquanto reduz significativamente a complexidade e a pegada do sistema, para uma ampla gama de aplicações de alto volume ", disse Federico Capasso, Robert L. Wallace Professor de Física Aplicada e Vinton Hayes Pesquisador Sênior em Engenharia Elétrica no SEAS e autor sênior do artigo.
Em pesquisas anteriores, Capasso e sua equipe demonstraram que as metasuperfícies, matrizes de nanopilares com menos de um comprimento de onda, pode ser usado para manipular a fase, amplitude e polarização da luz e permitir novos, dispositivos ópticos ultracompactos, incluindo lentes planas. Esta pesquisa usa os mesmos princípios para ajustar e controlar o índice de refração efetivo de cada nanopilar, de modo que todos os comprimentos de onda sejam trazidos pelo metacorretor para o mesmo ponto focal.
Imagem SEM do metacorretor. O índice de refração de cada nanopilar pode ser ajustado e controlado para que todos os comprimentos de onda sejam trazidos para o mesmo ponto focal. Crédito:Harvard SEAS
"Você pode imaginar a luz como pacotes diferentes sendo entregues em velocidades diferentes à medida que se propaga nos nanopilares. Projetamos os nanopilares para que todos esses pacotes cheguem ao ponto focal ao mesmo tempo e com a mesma largura temporal, "disse Wei Ting Chen, um Pesquisador Associado em Física Aplicada na SEAS e primeiro autor do artigo.
"Usar metacorretores é fundamentalmente diferente dos métodos convencionais de correção de aberração, tais como componentes ópticos refrativos em cascata ou usando elementos difrativos, uma vez que envolve engenharia de nanoestrutura, "disse Alexander Zhu, um estudante de pós-graduação na SEAS e co-autor do estudo. "Isso significa que podemos ir além das limitações materiais das lentes e ter um desempenho muito melhor."
Próximo, os pesquisadores têm como objetivo aumentar a eficiência de dispositivos ópticos em miniatura e de última geração.
O Escritório de Desenvolvimento de Tecnologia de Harvard protegeu a propriedade intelectual relacionada a este projeto e está explorando oportunidades de comercialização.
