Ploché čočky ukazují obrazy vznášející se ve volném prostoru

aktualizováno 
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:

Přechod na DVB-T2

Od 27. 11. bude zahájen postupný přechod na vysílací standard DVB-T2. Proces by měl být dokončen do poloviny roku 2020. Diváci si tak musí pořídit televizi s podporou kódování H.265 (HEVC) nebo starší televizi doplnit vhodným set-top boxem.

  • Nejčtenější

Poslední přistání chtěli utajit. Přístroje se tak třásly, že nešly odečíst

Do přistání zbývá 20 sekund a i teď přijde celá akce kapitánovi Kallbachovi jako šílený nápad. Krátká a ještě ke všemu...

Sílu nesmíte použít! Gorbačov v listopadu 1989 vyhrožoval KSČ tanky

Konec socialistických režimů ve střední a východní Evropě přišel nečekaně rychle i díky pasivitě Sovětského svazu. Jeho...

Premium

Špičkový výrobek i po letech funguje. Kvůli hloupé chybě je však k ničemu

Snoubení spotřební elektroniky a počítačů provázely porodní bolesti, které jsou z dnešního pohledu absurdní a...

Příjemné roky u pumpy? Na trh vstupuje ropa z nových nalezišť

Těžaře ropy zřejmě čekají poměrně těžké roky, spotřebitele naopak příjemnější. Suroviny na trhu v příštích letech...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Nenechal se vyprovokovat, stejně ho StB uvěznila. Ze strachu se zabil

Poslední byli z komunistického vězení propuštěni až na jaře v roce 1990. Říkalo se jim „iniciativníci“ a StB po nich v...

Premium

Tajemství zdraví je ukryto v mezilidských vztazích, tvrdí psycholog Ptáček

Jakým způsobem žijeme a přistupujeme ke svému okolí, máme vlastně z velké části předurčené. Ovlivnit nás může nejen...

Premium

Nikdo dodnes neví, kolik těch holek zůstalo zakopaných. Starosta Dubí vzpomíná

„Devadesátky“ a přelom tisíciletí byly v Dubí na Teplicku divoká léta. Řádili tu pasáci prostitutek a mafiáni. Město se...

Premium

Vémoly je mi líto. Bez něj bychom O2 arenu nevyprodali, říká šéf Oktagonu

Karlos Vémola a Attila Végh. První jmenovaný po dvou minutách padá v Oktagonu k zemi a píše tím další část příběhu,...

  • Další z rubriky
Premium

Ani na úzkost, ani na depresi. Marihuana na psychické poruchy nepomáhá

Účinné látky z marihuany pacientům s depresí či úzkostí dnes nelze v žádném případě doporučit. Došla k tomu zatím...

V neděli si vrátíme čas o hodinu. V roce 2021 už to bude naposledy

Víc než jedno století vydrželo v Evropě střídání letního a standardního (zimního) času. Za dva roky už ovšem tato změna...

Umělá inteligence je všude. Potřebujeme přísahu pro data, varuje vědkyně

Bojíme se umělé inteligence budoucnosti, ale nerozumíme ani té současné, myslí si Gina Neffová, profesorka z Oxfordu....

Přišla doba kvantová? Google tvrdí, že dnešní počítače jsou překonány

Tým společnosti Google tvrdí, že zcela nový typ počítačů – kvantové – v některých ohledech nenávratně překonal počítače...

Pronájem cihlového bytu 2+1 v Plzni
Pronájem cihlového bytu 2+1 v Plzni

Denisovo nábřeží, Plzeň - Východní Předměstí
9 000 Kč/měsíc

Najdete na iDNES.cz