ETH Zürih'teki fizikçiler, gelen ışığın dalga boyunu yarıya indirerek kızılötesi ışığı görünür ışığa dönüştürebilen bir mercek geliştirdi. Mercekler, ışığı odaklama özelliğiyle kameralar gibi optik sistemlerde yaygın olarak kullanılır. Geçmişte büyük hacimli olan bu sistemler, akıllı telefon teknolojileriyle daha kompakt hale geldi. Ancak klasik lens tasarımları hâlâ belirli kalınlıklara ihtiyaç duyuyor.
ULTRA İNCE METALENS
Bu kısıtlamayı aşmak için geliştirilen metalens teknolojisi, sadece yüzlerce nanometre kalınlığında yapılar kullanarak ışığı yönlendirebiliyor. Üstelik geleneksel cam lenslere göre daha hafif ve üretimi kolay.
Metalensler, metasurface adı verilen yapılar içeriyor. Bu yüzeyler, ışığın yönünü değiştiren nanoskobik bileşenlerden oluşuyor ve klasik lenslere kıyasla çok daha kompakt sistemler oluşturulmasına olanak sağlıyor.
IŞIK DÖNÜŞÜMÜNDE ATILIM
ETH Zürih’teki Kuantum Elektroniği Enstitüsü’nden araştırmacılar, lityum niyobat gibi doğrusal olmayan optik özelliklere sahip bir malzeme kullanarak bu metalenslere ışık dönüşüm özelliği kazandırdı.
Grup, lityum niyobatın metalens üretiminde kullanılabilmesi için özel bir üretim yöntemi geliştirdi. Bu yöntem, malzeme hâlâ sıvı halindeyken nano ölçekte damgalama yapılmasına olanak tanıyor. Süreç, ardından 600°C'de ısıtılarak istenen kristal yapı elde ediliyor.
SERİ ÜRETİME UYGUN
Yeni teknik, yalnızca hassas yapıların üretimini kolaylaştırmakla kalmıyor; aynı kalıpların tekrar tekrar kullanılabilmesini sağlayarak seri üretim için de uygun bir zemin oluşturuyor. Böylece geleneksel yöntemlere kıyasla daha ekonomik ve hızlı üretim mümkün hâle geliyor.
ETH araştırmacıları, bu süreçle oluşturdukları metalenslerin yalnızca ışığı odaklamakla kalmayıp, aynı anda dalga boyunu da değiştirdiğini kanıtladı. Örneğin, 800 nanometrelik kızılötesi ışık gönderildiğinde, çıkışta 400 nanometrelik görünür mor ışık elde edildi.
ÇOK YÖNLÜ UYGULAMALAR
Bu doğrusal olmayan optik etki, tanımlı bir lazer dalga boyuyla sınırlı değil. Böylece teknoloji, birçok uygulama için geniş bir kullanım yelpazesi sunuyor. Metalensler yalnızca görüntüleme değil, aynı zamanda güvenlik ve sahtecilikle mücadelede de kullanılabiliyor.
Örneğin, banknotlar ve sanat eserlerinin güvenliğini artırmak amacıyla görünmeyen yapılar ve dönüşüm özellikleri taşıyan bu tür lensler kimlik doğrulama için yeni olanaklar sunabilir.
Araştırmacılar, kızılötesi ışığı görünür hâle getirerek basit kameraların bile gelişmiş sensör görevlerini üstlenmesini sağlayabileceklerini belirtiyor. Ayrıca derin UV ışık desenlemesi gibi üretim tekniklerini daha düşük maliyetle gerçekleştirmek de mümkün olabilir.
GELECEĞİN OPTİK TEKNOLOJİSİ
Metasurface optiği, hâlen gelişmekte olan ve fizik, kimya, malzeme bilimi gibi birçok alanın kesiştiği genç bir araştırma alanı. ETH Zürih'teki ekip, bu alanın henüz başlangıcında olduklarını ve yeni teknolojilerin etkisinin giderek büyüyeceğini vurguluyor.
