Smart nanoteknik kan ge ultratunna kameralinser
Framtidens kameralinser kan bli tusentals gånger tunnare – och betydligt mer resurssmarta att tillverka. Genom elektronritade mönster i ett tunt lager plast på glas fokuseras ljuset precis som i en vanligt lins. Samtidigt är den artificiella ytan böjbar och tusentals gånger tunnare.
Forskare vid Chalmers har utvecklat en teknik för att framställa artificiella material till morgondagens optiska teknikprylar. Så kallade metaytor, uppbyggda av samspelta nanopartiklar – kan komma till användning i optiska komponenter inom bärbar elektronik, sensorer, kameror eller rymdsatelliter.
Den nya tekniken för att tillverka ytorna är baserad på en plast som redan idag används för att skapa andra mikrostrukturer.
– Vi lägger ett tunt lager av plasten på en glasskiva och kan sedan skapa detaljerade mönster med hjälp av elektroner. Resultatet är en metayta som kan fokusera ljus som en vanligt lins, men som är tusentals gånger tunnare och också kan göras böjbar, säger Daniel Andrén, doktorand på institutionen för fysik på Chalmers och försteförfattare till den vetenskapliga artikel som nyligen publicerades i ACS Photonics.
Kameralinsen oförändrad
De senaste tio åren har det skett en revolution inom optiken. Mobilerna i våra fickor har kameror som kan ta bilder som är jämförbara med foton tagna av en systemkamera. Bilderna är teknologiska mästerverk som skapas när kameralinsen samlar ljus på miljontals pixlar. När ljuset bearbetas av små avancerade datachips och mjukvara återskapas bilden med hjälp av små färgade lysdioder. Den snabba teknikutvecklingen på området beror främst på förbättrade och förminskade kretskomponenter.
Själva kameralinsen har däremot inte förändrats lika mycket. Majoriteten av dagens linser bygger på samma fysikaliska princip och har samma grundläggande begränsningar som de första prototyperna som uppfanns på sextonhundratalet. Det senaste decenniet har dock forskare börjat arbeta med konstgjorda material – metaytor – som skulle kunna ersätta dagens linser.
Enklare tillverkning av metaytor
Dagens metaytor har dock problem som hindrar storskalig tillverkning. Dels krävs det avancerad utrustning för att tillverka dem, dels är processen mycket tidskrävande. Med hjälp av chalmersforskarnas nya metod är det möjligt öka produktionstakten flera gånger jämfört med gängse tekniker. Den nya tekniken använder bara ofarliga kemikalier samt maskiner som redan idag är vanliga i nanotillverkningslaboratorier. Det betyder att fler forskare nu kan börja studera metaytor.
– Vår metod kan vara ett steg mot en storskalig produktion av metaytor och industriella applikationer. Vi jobbar redan idag mot det målet. Med hjälp av metaytor kan vi skapa olika effekter och börja utforska vilka möjligheter som tekniken tillåter. Vi har fortfarande det bästa framför oss, säger Ruggero Verre, forskare på institutionen för fysik på Chalmers och medförfattare till den vetenskapliga artikeln.
Vetenskaplig artikel:
Large-Scale Metasurfaces Made by an Exposed Resist. (Daniel Andrén, Jade Martínez-Llinàs, Philippe Tassin, Mikael Käll och Ruggero Verre, samtliga verksamma vid institutionen för fysik på Chalmers.) ACS Photonics
Kontakt:
Daniel Andrén, doktorand, institutionen för fysik, Chalmers, daniel.andren@chalmers.se
Ruggero Verre, forskare, institutionen för fysik, Chalmers, ruggero.verre@chalmers.se
