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Dünn und sehr brechungsstark: Forscher erzeugen die dünnste optische Linse der Welt

Forscher von der Australian National University in Canberra haben eine optische Linse erzeugt, die nur sechs Nanometer dick ist. Es handelt sich hierbei um die bisher dünnste Linse der Welt. Die Linse besteht aus Molybdän-Disulfid-Kristall und überzeugt auch mit den Brechungseigenschaften. Die Forscher geben bekannt, dass die dünne Linse über einen höheren Brechungsindex verfügt, als bisherige, deutlich dickere, Linsen aus Nanogold. Die neue Linse ist ein sehr geeigneter Kandidat für künftige flexible Displays. Derartige Linsen könnten in Zukunft aber auch in Computerdisplays, in Mini-Kameras und in synthetische Komplexaugen von Miniaturdrohnen verbaut werden.

Linse

Forscher zeigen dünnste Linse der Welt unter einem Spezialmikroskop (Bild: Stuart Hay/ ANU )

Linse ist 2000 Mal dünner als ein menschliches Haar

Der Wissenschaftler Yuerui Lu und sein Team nutzten eine kristalline Verbindung aus der Klasse der Chalkogenide um die sehr dünne Linse zu erzeugen. Molybdän-Disulfid ist ein erstaunlicher Kristall, er übersteht selbst hohe Temperaturen, ist ein Schmiermittel, ein guter Halbleiter und ist sogar in der lage Photonen zu emittieren“, so der Wissenschaftler. Mit der Hilfe eines Spezialverfahrens konnten die Forscher eine zehn Mikrometer große und nur wenige Nanometer dicke konkave (nach innen gewölbt) optische Linse erhalten. Die Linse ist 2.000 Mal dünner als ein menschliches Haar. Neben den beeindruckenden Maßen, überzeugt allerdings auch der recht hohe Brechungsindex. „Am Anfang konnten wir uns nicht erklären, warum das Molybdän-Disulfid solche überraschenden optischen Eigenschaften hat“, so Lu weiter. Im Verlauf konnten die Forscher allerdings beobachten, dass das Licht in den Kristall-Schichten um ein Vielfaches hin und her gespielt wird, bevor es wieder zum Austritt kommt. Hierdurch wird die ungewöhnlich große optische Pfadlänge hervorgerufen.

Brechungsindex kann durch elektrischen Strom verändert werden

„Die Fähigkeit, den Lichtfluss auf atomarer Ebene zu manipulieren, eröffnet einen spannenden Weg hin zu einer beispiellosen Miniaturisierung optischer Komponenten.“ Interessant ist auch, dass sich bei dem verwendeten Material die Kristallstruktur und damit auch der Brechungsindex durch elektrischen Strom verändern lassen. „Das wird die Anwendung für einstellbare, Atom-dünne optische Komponenten ermöglichen, darunter Linsen mit elektrisch veränderbaren Brennweiten oder elektrisch einstellbare, ultrapräzise Phasenverschieber“, berichten die Forscher weiter. Das Ergebnis zu der dünnsten Linse der Welt, haben die Forscher im Fachblatt Science and Applications veröffentlicht.

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