Pondělí 18. ledna 2021, svátek má Vladislav
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Pondělí 18. ledna 2021 Vladislav

Ploché čočky ukazují obrazy vznášející se ve volném prostoru

Americkým vědcům se podařilo poprvé v dějinách vyrobit zcela nový typ čoček, jež kromě toho, že pozorované objekty zobrazují do nejmenších detailů, zároveň vytvářejí jejich 3D kopie.

Nový typ čočky, jejíž povrch je, na rozdíl od ostatních čoček, absolutně rovný, zvládne předměty osvětlené ultrafialovým světlem zobrazit ve 3D. (Zcela vpravo je pohled na 3D projekci z optického mikroskopu, vedle něj vlevo pak záběr originálního kruhového otvoru z elektronového mikroskopu. | foto: nist.gov

Prakticky všechny optické čočky, které známe, včetně těch, co máme v očích, kamerách, foťácích a spoustě dalších optických přístrojů, jsou zakřivené. Ve valné většině případů tvoří aspoň jednu jejich stranu kulová plocha, někdy se však používají i jiné tvary. Ale že by byly čočky z obou stran ploché? Jak by pak mohly ohýbat světlo?

Nejdřív teorie, pak praxe

Tak přesně to asi vrtalo hlavou výzkumným pracovníkům amerického Národního institutu standardů a technologie (National Institute of Standards and Technology, NIST), když se do vývoje ploché čočky pustili. Jedno jim bylo jasné od začátku: bez metamateriálů a nanotechnologie to nepůjde.

Naštěstí se měli o co opřít. Inspiraci nalezli u kolegů z Institutu pro atomovou a molekulární fyziku (Institute for Atomic and Molecular Physics) v Nizozemsku, kteří se podobnými otázkami zabývali dříve a popsali strukturu metamateriálu vhodného pro ploché čočky. Bez metamateriálů (se záporným indexem lomu) se v podobných případech prostě neobejdeme, neboť tyto umělé kompozity dokážou ohýbat světlo jako žádné jiné látky v přírodě. Ohnou ho v podstatě kamkoliv, klidně i dozadu.

Práce nizozemských vědců však byla čistě teoretická, takže bylo nutné její poznatky přizpůsobit praxi. Klíčovou roli při tom sehrála zejména volba části světelného spektra, ve které by měla nová čočka pracovat. Američtí výzkumníci se rozhodli pro ultrafialový obor spektra, tedy o frekvence, které se v současnosti těší velkému zájmu technologických společností.

Nanosendvičový metamateriál

Po mnoha pokusech s nejrůznějšími materiálovými kombinacemi nakonec vědci slavili úspěch. Výsledkem byl zcela nový typ čočky, jejíž povrch je na rozdíl od ostatních čoček absolutně rovný. Její hlavní předností však je, že předměty osvětlené ultrafialovým světlem zobrazuje ve 3D! Ohýbá a soustředí ultrafialové světlo tak neobvykle, že za sebou vytváří trojrozměrné, ve volném prostoru jakoby povlávající obrazy zobrazovaných objektů.

Konstrukce čočky je přitom překvapivě jednoduchá. Tvoří ji jen destička ze speciálního metamateriálu se záporným indexem lomu, ve kterém se pravidelně střídají tenounké vrstvy stříbra a oxidu titaničitého. Podle amerických vědců je navíc zhotovení takových sendviči podobných nanostruktur dnes běžnou rutinou, takže průmyslová výroba plochých čoček by měla být poměrně jednoduchá a levná.

"Obyčejné čočky zachytí z trojrozměrných objektů jenom dvě dimenze," tvrdí jeden z vynálezců Ting Xu. "Naše plochá čočka je schopna zobrazit trojrozměrné obrazy trojrozměrných objektů."

Díky použitému metamateriálu nová čočka nejenom vytváří třírozměrné repliky zobrazovaných předmětů, ale zachycuje je do nejmenších detailů, mnohdy dokonce menších než vlnová délka světla, což u klasických čoček není možné.

Nespřeberné množství aplikací

Očekává se, že nové čočky naleznou uplatnění v průmyslu i ve výzkumu, zejména na poli fotolitografie, při výrobě počítačových procesorů a manipulaci s nanoobjekty a v nanotechnologiích vůbec.

"Naše čočky poskytují jiným výzkumníkům větší flexibilitu při manipulaci s UV zářením v malých délkových měřítcích, říká Lezec, jenž se na vývoji nové čočky rovněž podílel. "Vzhledem k vysoké energii fotonů má UV záření nesčetné množství aplikací, včetně fotochemie, fluorescenční mikroskopie a výroby polovodičů. Tohle plus fakt, že naše čočky je tak snadné vyrobit, by mohlo pobídnout další badatele, aby jejich potenciál dál prozkoumali."

Autor:
  • Nejčtenější

Kdo je tu kapitán? Výměna rolí v kokpitu vedla k tragickému konci

Vymyšlené příběhy z vojny obvykle nikoho život nestojí. Ale před třiceti lety na letišti přispěly ke smrti několika...

Válka v jednom čísle. Jak Sověti na papíře vyhráli nad Západem

Sověti vyvinuli na přelomu 60. a 70. let analytickou metodu, která měla umožnit snadné srovnání vojenské techniky...

Rezervace očkování je plná zbytečných chyb. Způsobila i pád celého systému

Státní web na rezervaci očkování proti covidu-19 byl plný úplně základních chyb a zbytečných komplikací. Navíc začal...

Operaci Pouštní bouře zahájily vrtulníky US Army úderem na radary

První letecký úder proti Iráku neprovedly před třiceti lety „neviditelné bombardéry“ USAF, ale vrtulníky Apache US...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Dakota všem vytřela zrak. A s turbovrtulovými motory dvakrát

Žádný jiný typ letadla se délkou aktivní služby nemůže vyrovnat slavné americké Dakotě, jejíž historie se začala psát...

Jednoduchý trik. Vědci našli nejlepší způsob, jak si získat přátelství kočky

Premium Majitelé koček dobře vědí, jak je s nimi někdy těžké pořízení. Umí dělat naschvály, jsou tvrdohlavé nebo nás prostě...

TEST olejů: nejhorší je kokosový, zdravější je i sádlo

Premium Na smažení a fritování, do salátů, omáček i dresinků... Do velkého srovnání olejů a tuků jsme vybrali dvacet výrobků....

Život s Ester. Není úplně málo komplikovaná, přiznává trenér Bank

Premium Je to už pět let, co od svého bratra Ondřeje přesedlal jako trenér k Ester Ledecké. Dovedl ji k olympijskému zlatu v...

  • Další z rubriky

Podíl pozitivních je vysoký, trasování nestíhá. Úmrtí prudce porostou

Česká republika se opět ocitá v situaci, kdy je epidemie covid-19 v plném proudu. Kvůli nedostatečnému testování a...

Český badatel řeší záhadu štěchovické atomovky. Stopy vedou do Německa

Premium Badatel Jaroslav Mareš rád rozplétá záhady českých dějin. Během posledního roku se věnoval legendárnímu příběhu...

Covidový rok očima vědce: Ukázalo se, co v běžných dobách zůstává skryto

Nejviditelnějším projevem pokroku vědy v boji proti viru SARS-CoV-2 je vakcína. Ale důvtip a vynalézavost se ukázaly i...

ROZSTŘEL: Česko je v nanotechnologiích na špici. Ale co z toho bude?

Nová chrupavka pro vaše bolavá kolena či kůže pro pacienty s popáleninami. To jsou cíle, na kterých pracuje český...

Vytetovaná sexuální instrukce zaráží i mého gynekologa, líčila dívka

Nesedí k ní, ale onen vulgární sexuální povel má na podbřišku opravdu vytetovaný. Vznikl jako rozpustilá, hrdá,...

WhatsApp si znepřátelil uživatele. Hromadně přecházejí na jiné platformy

Začátkem února vstoupí v platnost nové podmínky oblíbené chatovací aplikace WhatsApp, které umožní sdílet řadu nových...

Vágner ulovil Nechranického krokodýla. Bájná štika vzdorovala několik dní

Jakub Vágner procestoval svět v honbě za gigantickými a vzácnými rybami. V minisérii České televize pátrá po legendách...

Jednoduchý trik. Vědci našli nejlepší způsob, jak si získat přátelství kočky

Premium Majitelé koček dobře vědí, jak je s nimi někdy těžké pořízení. Umí dělat naschvály, jsou tvrdohlavé nebo nás prostě...

PŘEHLEDNĚ: Od ledna kartou online postaru nezaplatíte. Jaké podmínky má vaše banka?

Otisk prstu či scan obličeje při placení kartou na internetu již dávno není sci-fi. Možná je po vás vaše banka chce...