• Bilim insanları, sadece üç atom kalınlığında ışığın çoğu dalga boyunun geçmesine izin veren ve optik fiber iletişimi ile artırılmış gerçeklik gözlükleri gibi uygulamalarda büyük potansiyele sahip bir mercek geliştirdiler.
• Amsterdam Üniversitesi ve Stanford Üniversitesinden araştırmacılar, tungsten disülfid (WS2) kullanarak eksiton adı verilen parçacıkları manipüle ederek bu merceğin verimliliğini artırmayı başardılar.
• Gelecekteki çalışmalar, merceğin verimliliğini daha da artırmak için eksiton davranışını ve optik kaplamaları incelemeyi hedefliyor.

Kuantum olgusu, bilim insanlarının sadece üç atom kalınlığında bir mercek geliştirmesine olanak sağladı. Bu, şimdiye kadar yapılmış en ince mercek olarak nitelendiriliyor. İlginç bir şekilde, yenilikçi yaklaşım, ışığın çoğu dalga boyunun doğrudan geçmesine izin veriyor. Bu özellik, optik fiber iletişimi ve artırılmış gerçeklik gözlükleri gibi cihazlarda büyük potansiyele sahip olabileceği anlamına geliyor.

Lens, düz bir film üzerinde eş merkezli halkalar kullanıyor.

Hollanda’daki Amsterdam Üniversitesi ve ABD’deki Stanford Üniversitesinden merceği icat eden araştırmacılar, yeniliklerinin bu tür mercekler ve minyatür elektronik sistemler üzerindeki araştırmaları ilerleteceğini söylüyor.

Amsterdam Üniversitesinde nanobilimci olan Jorik van de Groep, “Mercek, lensten gelen görüntünün bozulmaması gereken uygulamalarda kullanılabilir ancak ışığın küçük bir kısmı bilgi toplamak için kullanılabiliyor.” diyor.

Sol altta gösterilen eksitonla birlikte merceğin sanatsal bir izlenimi. (Ludovica Guarneri/Thomas Bauer)

Gelen dalgalar, kırılma işleminde ışığı bükmek için şeffaf bir malzemenin kavisli yüzeyini kullanmak yerine, kırınım kullanılarak bir dizi yivli kenarla odaklanıyor.

Fresnel merceği veya zon plaka merceği olarak bilinen teknoloji, yüzyıllardır deniz fenerlerinde kullanılan ince, hafif merceklerin üretiminde kullanılıyor. Tekniğe kuantum bir destek sağlamak amacıyla araştırma ekibi, tungsten disülfid (WS2) adlı bir yarı iletkenin ince bir tabakasına konsantrik halkalar oydu.

WS2, ışığı emdiğinde elektronları kendi başına bir tür parçacık olarak kabul edilebilecek bir boşluk bırakan kesin bir şekilde hareket ediyor. Birlikte, elektron ve onun deliği eksiton olarak bilinen bir yapı oluşturuyor. Bu da çok spesifik dalga boylarının odaklanma verimliliğine yardımcı olurken diğer dalga boylarının değişmeden geçmesine izin veriyor.

Halkaların boyutu ve aralarındaki mesafe, merceğin kırmızı ışığı 1 milimetre uzağa odaklamasına olanak tanıdı. Ekip, merceğin oda sıcaklığında çalıştığını ancak daha düşük sıcaklıklarda odaklama yeteneklerinin daha da verimli hale geldiğini buldu.

Araştırmacılar, bir sonraki adımda, eksiton davranışının nasıl manipüle edilebileceğini görmek için daha fazla deney yapmak istiyorlar; böylece merceğin verimliliğini ve yeteneğini artırabilirler.

Gelecekteki çalışmalar, diğer malzemeler üzerine yerleştirilebilecek optik kaplamaları ve elektrik yükünde değişiklikleri içeriyor. Van De Groep, “Eksitonlar, malzemedeki yük yoğunluğuna çok duyarlıdır ve bu nedenle bir voltaj uygulayarak malzemenin kırılma indeksini değiştirebiliriz.” diyor.

Derleyen: Eliz Canyurt

Kaynak: https://www.sciencealert.com/scientists-create-the-thinnest-lens-on-earth-using-quantum-physics