Gli scienziati creano la lente più sottile sulla Terra utilizzando gli eccitoni


I fisici dell'Università di Amsterdam e dell'Università di Stanford hanno creato una lente sorprendentemente sottile che potrebbe trasformare gli occhiali per realtà aumentata del futuro.

Cos'è una lente?

Gli obiettivi sono dispositivi che piegare e focalizzare la luce per permetterci di vedere le cose più da vicino o più chiaramente. Prendiamo l'esempio degli occhiali da lettura. Le lenti di questi occhiali sono curvi, il che significa che la luce che li attraversa viene piegata due volte: una volta quando entra nel vetro e un'altra quando ne esce. Ciò fa apparire gli oggetti più grandi e più vicini, aiutando le persone a vedere chiaramente. Questo metodo funziona molto bene, ma presenta i suoi limiti, soprattutto in termini di dimensioni e peso dell'obiettivo.

Una nuova svolta

Nell’ambito di questo nuovo lavoro, i ricercatori hanno adottato un approccio diverso utilizzando un materiale speciale, bisolfuro di tungsteno (WS2), per creare un lente piatta. Questa lente è incredibilmente sottile, solo tre atomi di spessoree utilizza la diffrazione della luce invece della rifrazione.

Nel dettaglio, questa lente piatta è costruita con anelli concentrici di WS2, creando quella che viene chiamata « lente di Fresnel » o « lente a piastra di zona ». Invece di piegare la luce utilizzando una superficie curva, utilizza piccoli anelli per focalizzare la luce attraverso la diffrazione. È un po' come usare piccoli ostacoli per reindirizzare la luce verso un punto focale.

Utilizza anche questo obiettivo effetti quantistici lavorare. Quando la luce colpisce il WS2, si formano eccitoni (coppie di elettroni e lacune) che riemettono luce, migliorando la messa a fuoco dell'obiettivo.

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Per semplificare, quando la luce colpisce la lente, eccita gli elettroni in WS2. Questi elettroni si muovono a un livello energetico più elevato, lasciandosi dietro lacune caricate positivamente. Queste coppie elettrone-lacuna, chiamate eccitoni, riemettono la luce ricombinandosi, il che aiuta a focalizzare la luce in modo più efficiente. Questo fenomeno quantistico consente alla lente di funzionare in modo ottimale per determinate lunghezze d'onda della luce.

lente
Crediti: Nano Letters (2024)

Quali vantaggi e applicazioni?

Una caratteristica unica di questa lente è che permette alla maggior parte della luce di passare indisturbata, focalizzandone una piccola porzione. Questo lo rende ideale per occhiali per realtà aumentata con cui è importante poter vedere chiaramente durante la visualizzazione di informazioni aggiuntive.

Immagina occhiali che ti permettano di vedere il mondo reale visualizzando informazioni digitali sovrapposte, come istruzioni di navigazione o notifiche. Concretamente, questa innovazione potrebbe rendere questi occhiali più leggeri e sottili senza compromettere la chiarezza della visione. Solo una piccola parte della luce verrebbe utilizzata per visualizzare le informazioni necessarie, mentre il resto della luce passerebbe liberamente attraverso l'obiettivo.

Ricercatori, che pubblicano il loro lavoro sulla rivista Nanoletterestanno ora lavorando su come rendere questi obiettivi ancora più versatili consentendo regolare la messa a fuoco applicando una tensione elettrica. Ciò significa che in futuro potrebbe essere possibile regolare il modo in cui queste lenti focalizzano la luce semplicemente modificando una piccola carica elettrica. Ciò aprirebbe la porta a molte nuove applicazioni, non solo per gli occhiali per realtà aumentata, ma anche per altri dispositivi ottici in cui flessibilità e precisione sono cruciali.

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