Uma equipe de pesquisa colaborativa projetou com sucesso uma dupla metalens capaz de alternar entre diferentes modos de imagem usando uma única lente. Os resultados da pesquisa foram apresentados no ACS Nano .



Normalmente, durante o processo de fotografar um objeto, são empregados dois modos distintos:o modo normal, que extrai informações fundamentais; e o modo borda, que se concentra exclusivamente em delinear o objeto. Esses modos tradicionalmente exigem lentes separadas, cada uma com pontos focais diferentes. No entanto, em resposta à tendência recente de miniaturização e design leve em dispositivos eletrónicos, os investigadores têm trabalhado diligentemente na integração de ambos os modos numa única lente.

Neste estudo, a equipe abordou o problema usando metalenses que podem alterar dinamicamente seu ponto focal por meios elétricos. Essas metalenses, sem preocupação com as propriedades da luz, são construídas a partir de estruturas artificiais em nanoescala. Ao ajustar parâmetros como tamanho, forma e orientação rotacional dessas estruturas, a equipe projetou com sucesso metalens de imagem de modo duplo capazes de fazer a transição entre os modos normal e de borda com base na direção de rotação da polarização da luz.

Esta lente pode modificar rapidamente seu foco ajustando a voltagem aplicada à camada de cristal líquido (LC), permitindo uma rápida mudança de modo em apenas milissegundos (um milissegundo é um milésimo de segundo), correspondendo à velocidade da mudança de cristal líquido.

Nesta pesquisa, a equipe empregou silício amorfo hidrogenado como nanoestrutura, conhecida por perdas mínimas na região da luz visível, resultando em notável eficiência de lente de 32,3%, 31,7% e 20,4% para comprimentos de onda vermelho, verde e azul, respectivamente. Ao integrar dois modos distintos em uma única lente, a equipe conseguiu a aquisição de imagens de alta resolução.

O trabalho foi liderado pelo Professor Junsuk Rho do Departamento de Engenharia Mecânica e do Departamento de Engenharia Química, Trevon Badloe da Escola de Pós-Graduação em Inteligência Artificial, e Yeseul Kim e Joohoon Kim, Ph.D. candidatos do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH) e Professor Inki Kim do Instituto de Biofísica Quântica da Universidade Sungkyunkwan

O professor Junsuk Rho explicou:“Agora podemos capturar rapidamente imagens de alta resolução em aplicações como bioimagem, abrangendo reações celulares e triagem de medicamentos”. Além disso, ele expressou otimismo ao dizer:"Espero que esta inovação seja útil em vários domínios, incluindo smartphones, dispositivos de realidade virtual (VR) e realidade aumentada (AR), e sistemas LiDAR fixos".

Mais informações: Trevon Badloe et al, Bright-Field and Edge-Enhanced Imaging usando metalens de modo duplo eletricamente ajustável, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c02471
Informações do diário: ACS Nano

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang