Një nga pjesët më të shtrenjta të kamerave të integruara në telefonat inteligjentë është sistemi i lenteve. Kjo për shkak se lentet duhet të bëhen në një mënyrë krejtësisht të ndryshme nga komponentët elektronikë që përbëjnë pjesën tjetër të telefonit.
Vitet e fundit, fizikantët kanë shpresuar ta ndryshojnë këtë me një lloj të ri “metalesh” që mund të gdhendet në një fletë të sheshtë dioksidi silikoni ose materiali të ngjashëm. Metalenses përbëhen nga shtylla silikoni që janë secila afërsisht e njëjtë me gjatësinë e valës së dritës.
Këto shtylla ndërveprojnë me dritën, duke e bërë atë të përkulet dhe të shpërndahet në mënyra saktësisht të kontrollueshme. Pra, duke rregulluar një numër të madh shtyllash në vargje periodike, fizikanët mund t’i bëjnë ato të përkulin dritën në të njëjtën mënyrë si një lente konvencionale.
Kjo hap rrugën që metalenset të gërmohen në të njëjtat çipa silikoni që përdoren ndryshe për kapjen dhe përpunimin e imazheve. Në këtë skenar, lentet e shtrenjta konvencionale bëhen krejtësisht të vjetruara.
Përpjekjet e lëkundura
Por përpjekjet për të krijuar metalense duke përdorur litografinë e bazuar në dritë deri më tani kanë dështuar.
Ajo që nevojitet është një mënyrë tjetër për të bërë metalense që është e përputhshme me prodhimin në shkallë të gjerë të patate të skuqura.
Hyjnë Andrew McClung dhe kolegët në Universitetin e Masaçusets në Amherst, të cilët kanë demonstruar pikërisht këtë – një mënyrë të re për të bërë metalenses që është në përputhje me prodhimin e çipave. Ata thonë se qasja e tyre “ka potencial për adoptim të gjerë në elektronikën e konsumit dhe sistemet e imazhit”.
Lentet konvencionale në përgjithësi bëhen duke derdhur qelq ose plastikë në një kallëp dhe më pas duke e bluar dhe lustruar në formën e kërkuar. Nëse përdoren në një telefon celular ose në një sistem imazhi të ngjashëm, këto lente duhet të jenë të lidhura me kujdes me çipin dhe të ngjiten në vend. Kjo është e çuditshme, e ndërlikuar dhe e shtrenjtë.
Në dekadën e fundit, fizikantët kanë filluar të bëjnë metalense duke përdorur një proces të quajtur litografi me rreze elektronike, e cila mund të gdhend veçori të vogla në nënshtresa. Por për shkak se elektronet janë të vështira për t’u kontrolluar, ky proces nuk është i përshtatshëm për prodhimin e çipave në shkallë të gjerë. Kjo zakonisht mbështetet në litografinë e bazuar në dritë, e cila ende nuk mund të prodhojë metale në shkallën e kërkuar.
Pra, në vend të litografisë optike konvencionale, McClung dhe bashkë kanë përsosur në thelb teknikën e kundërt. Në vend që ta gdhendin modelin në një nënshtresë, ata e shtypin atë, paksa si të stampojnë një model në një tabletë balte.
Kjo teknikë, e quajtur litografi me nanoimprint, fillon duke hedhur një vulë në shkallë nano të bërë nga një polimer silikoni. Ata më pas e shtypin këtë stampë në një rrëshirë sintetike të quajtur polimetil metakrilat ose PMMA. Kjo rrëshirë vendoset në majë të një shtrese nitridi silikoni mbi një shtresë dioksidi silikoni.
Shtyp simpatik
Ky proces ngulitjeje lë një model në formën e metaleve që më pas mund të skaliten në nënshtresë. Rezultati është një model i shtyllave të nitridit të silikonit të ulur në majë të substratit të dioksidit të silikonit – një metalen.
McClung dhe bashkë tregojnë se si kjo teknikë mund të krijojë lente me diametër 6 mm që fokusojnë me saktësi dritën e dukshme afër kufirit të difraksionit dhe me një efikasitet fokusimi prej 81 përqind. Për krahasim, një lente e ngjashme që ata bënë duke përdorur litografinë e rrezeve elektronike arriti efikasitet fokusimi prej 89 përqind.
Kjo është një punë interesante që ka potencialin për t’u përdorur në objektet aktuale të prodhimit masiv. “Fabrikimi i shkallëzuar i metasipërfaqeve me efikasitet të lartë që operojnë në intervalin e gjatësisë valore të dukshme hap mundësi për adoptimin e tyre të gjerë në aplikimet e konsumatorëve,” thonë studiuesit.
Kamerat në telefonat inteligjentë, kamerat në internet dhe të ngjashme, janë vetëm disa nga këto aplikacione. Metalenses mund të përdoren gjithashtu për të kanalizuar dritën përmes çipave, duke krijuar dizajne komplekse 3D për përpunimin e dritës. “Ky avancim mundëson zhvillimin e sistemeve optike shumë efikase dhe kompakte që mund të integrohen pa probleme në aplikacione të ndryshme,” thonë McClung dhe bashkë.
Nëse ata kanë të drejtë, metalenses duhet të vijnë në një smartphone pranë jush së shpejti (ish)!
Ref: Metalense të dukshme me efikasitet të lartë të fokusimit të prodhuara duke përdorur litografinë nanoimprint: arxiv.org/abs/2312.13851