새로운 유형의 Metalens가 기존 굴절 렌즈를 대체할 수 있음

• 연구원들이 금속 나노입자와 고분자로 이루어진 차세대 메탈렌즈를 개발했습니다.
• 광전자 장치 및 휴대용 이미징 시스템을 실현하기 위해 기존의 굴절 렌즈를 대체할 가능성이 있습니다.

초소형 광학 소자는 광각 카메라에서 다기능 내시경에 이르기까지 다양한 이미징 기기에 사용됩니다. Metalense는 이러한 소형 광학 요소를 위한 새로운 플랫폼 중 하나입니다.

그러나 금속 렌즈는 특성과 복잡하고 값비싼 제작으로 인해 제한이 있습니다. 물리적인 움직임 없이는 쉽게 3차원 물체를 이미지화하거나 초점을 조정할 수 없습니다.

Metalense의 빌딩 블록은 단단한 재료로 만들어지기 때문에 한 번 제작되면 모양을 변경할 수 없습니다. 모든 재료 시스템에서 금속 렌즈에서 조정 가능한 초점을 달성하기 위해 필요에 따라 나노 크기의 기능을 구성하는 것은 매우 어렵습니다.

이것이 바로 Northwestern University의 연구원들이 광전자 장치 및 휴대용 이미징 시스템을 실현하기 위해 기존의 굴절 렌즈를 대체할 가능성이 있는 금속 나노입자와 폴리머로 만들어진 차세대 메탈렌즈를 고안한 이유입니다.

메탈렌은 무엇으로 구성되어 있습니까?

이 연구에서 개발된 다용도 이미징 플랫폼은 은 나노 입자로 만든 완전히 재구성 가능한 금속 렌즈를 기반으로 합니다. 각 이미징 세션 동안 단일 초점 렌즈에서 다중 초점 렌즈로 진행하여 주어진 프로그래밍 가능한 3D 위치에서 두 개 이상의 이미지를 형성할 수 있습니다.

참조:ACS 나노 | doi:10.1021/acsnano.9b00651 | 노스웨스턴 대학교

이 렌즈를 만들기 위해 연구원들은 원통형 은 나노입자 어레이와 금속 어레이 상단에 블록으로 배열된 폴리머 시트를 사용했습니다. 이러한 블록의 배열을 쉽게 제어할 수 있어 나노입자의 구조를 변경하지 않고도 나노입자 배열이 모든 표적 초점에 빛을 비추게 할 수 있습니다.

이미지를 위한 재구성 가능한 금속 렌즈를 가능하게 하는 격자 공명 | 연구원 제공

위의 그림은 정사각형 격자로 패턴화된 두 종류의 상 요소를 기반으로 하는 금속 구조를 보여줍니다. 공기에 노출된 은 나노입자와 얇은 유전체 블록으로 덮인 동일한 나노입자입니다.

연구원들은 유한 차분 시간 영역 시뮬레이션으로 측정된 전기장 데이터를 통해 두 빌딩 블록의 배열을 조정하여 표적 초점에 대한 표면 격자 공명 금속 렌즈를 개발하기 위해 격자 진화 알고리즘을 사용했습니다. 그림 b는 SANE(solvent-assisted nanoscale embossing)에 의해 메탈렌이 재배열될 수 있음을 보여줍니다.

읽기:새로운 현미경으로 자성을 시각화할 수 있습니다.

이 유연한 기술을 통해 제조업체는 여러 지우기-쓰기 주기 후에 기능을 저하시키지 않고 지우고 쓰기의 단일 단계에서 수많은 렌즈 구조를 생성할 수 있습니다. 또한 소프트 엘라스토머 마스크를 통해 이전에 형성된 폴리머를 다른 타겟 패턴으로 재구성할 수 있습니다.