|  | 17 января 2012 | Научно-популярное

Технология "суперлинз" может стать основой для новых микроскопов со сверхвысокой разрешающей способностью.

Преломление света метаматериалом


Обыкновенные оптические линзы, используемые в современных приборах, ограничены пределом дифракции света. Именно из-за этого, даже самые лучшие модели оптических микроскопов не позволят увидеть объекты, размер которых меньше 200 нм, а это уже близко к размеру самых маленьких микроорганизмов. Электронные микроскопы могут сделать изображения намного меньших объектов, нежели оптические микроскопы, но такие устройства дороги, тяжелы и габаритны. Но оказывается, что и с помощью оптического микроскопа можно будет вскоре рассматривать совсем маленькие объекты, но только в том случае, если в этом микроскопе будут использованы так называемые "суперлинзы".

Дерду Гуни (Durdu Guney), профессор электротехники и вычислительной техники Мичиганского технологического университета, вплотную подошел к созданию универсальных суперлинз, работающих в широком диапазоне световых волн, использование которых может сделать микроскопы со сверхвысоким разрешением столь обыденными вещами, каковыми являются мобильные телефоны.

Секрет суперлинз заключается в материалах, из которых они изготавливаются. В качестве материала суперлинз используют метаматериалы, сложные материалы с наноструктурами на их поверхности. На поверхности этих материалов, покрытой тонким слоем металла, возникают плазмоны, облака из колеблющихся свободных электронов. Когда плазмоны возбуждаются электрическим полем они фокусируют и преломляют лучи света, притом делают это так, как ни делает ни один материал, существующий в природе. Только плазмоны позволяют получить материалы с уникальными оптическими свойствами, такими как отрицательный коэффициент преломления. И эти свойства позволяют линзе из такого материала преодолеть предел дифракции, упомянутый в самом начале.

Над проблемой преодоления дифракционного предела бились множество различных групп ученых, и, можно сказать, небезрезультатно. Но все найденные ранее решения работали не во всем диапазоне световых волн, а зачастую и в очень узком диапазоне длин волн света. Математическая модель, рассчитанная Дерду Гуни, продемонстрировала, что специальные виды метаматериалов могут работать практически во всем диапазоне света, начиная от инфракрасного света, включая весь видимый спектр и заканчивая ультрафиолетовым светом.

Создание теоретически рассчитанного метаматериала оказалось совсем простым и недорогим делом, поэтому изделия из него без затруднений могут стать частью недорогих потребительских устройств, к примеру, камеры-микроскопа мобильного телефона или компьютера. Так же технология суперлинз может найти широкое применение в литографии, в технологическом процессе, используемом для производства полупроводниковых чипов. "Используемые линзы и оптические устройства, имеющие дифракционный предел, определяют минимальный размер элемента, который способна изготовить технология литографии. Замените обычную линзу суперлинзой, и Вы сможете делать гораздо меньшие вещи практически без увеличения стоимости. Вы сможете сделать электронные устройства столь малыми, как Вам захочется".

Чипы современных процессоров изготавливают, используя для уменьшения дифракционного порога свет ультрафиолетовых лазеров. Такие лазеры сами по себе являются неординарными весьма сложными устройствами, тяжелыми в производстве и посему невероятно дорогими. "С новой суперлинзой Вы можете использовать совершенно обычные недорогие красные и инфракрасные лазеры, увеличив точность изготовления отдельных элементов или, в крайнем случае, оставив ее на прежнем уровне".

Дешевая суперлинза и доступные устройства на ее основе может открыть глаза многим людям в "миры", которые ранее были доступны лишь посвященным. "Доступ общественности к снимкам, сделанным с помощью самых мощных микроскопов, весьма ограничен по многим причинам. Получив в свое распоряжение микроскоп или другое устройство на суперлинзах, каждый может стать ученым. Если в будущем люди станут делиться своими снимками и данными, организовываясь в социальных сетях группы по интересам, это может стать серьезным толчком вперед различным областям науки и техники".




Ключевые слова:
Суперлинза, Метаматериал, Плазмон, Электрон, Дифракция, Преломление, Свет, Волны, Микроскоп, Литография, Лазер

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Плоские графеновые линзы позволят обойти ограничения дифракционного предела
  • Прорыв в области метаматериалов может привести к созданию плаща-невидимки, ...
  • "Печатные" метаматериалы - основа для создания плаща-невидимки, который м ...
  • Самый мощный оптический микроскоп в мире позволит разглядеть живые вирусы.
  • Наномагнитные метаматериалы – новая технология создания плаща-невидимки.




  • 17 января 2012 08:15
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3873
    каждый может стать ученым

    Насмешили. Для этого, по крайней мере, надо иметь голову на плечах, и не пустую, а со знаниями.


    --------------------
        
    17 января 2012 08:46
    #2 Написал: gendalf

    Публикаций: 0
    Комментариев: 620
    FomaNeverujuwij, естественно, но здесь скорее имелся ввиду бум аля массовое появление недорогих и мощных телескопов
        
    17 января 2012 13:47
    #3 Написал: CoJIb

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1155
    Детишкам в руки и то счас ученый в будущем школьная программа или домашние шалости. Как вв прочем и современный ребенок по отношению к 100-150 годам назад.
        
    19 января 2012 10:28
    #4 Написал: Vetal_ed

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    CoJIb,

    Понял только смысл Вашего последнего предложения...
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.