2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
हार्वर्ड यूनिवर्सिटी और वाटरलू यूनिवर्सिटी के भौतिकविदों ने एक मेटलेंसा बनाया है जिसकी फोकल लंबाई 470 से 670 नैनोमीटर तक तरंग दैर्ध्य के लिए स्थिर रहती है - वस्तुतः संपूर्ण दृश्य सीमा में। ऐसा करने के लिए, उन्होंने टाइटेनियम ऑक्साइड प्लेटों को दो के समूहों में संयोजित किया और उनके मापदंडों को इस तरह से चुना कि तरंगों की चरण देरी उनकी आवृत्ति पर निर्भर नहीं करती थी। नेचर नैनोटेक्नोलॉजी में प्रकाशित लेख।
धातु में बड़ी संख्या में ऊर्ध्वाधर प्लेटें होती हैं जिनका आकार प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के क्रम पर होता है और घटना विकिरण की दिशा और चरण को विकृत करता है। प्लेटों को एक विशिष्ट क्रम में व्यवस्थित करने से आप एक नियमित लेंस का अनुकरण करते हुए, प्रकाश पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं। दूसरी ओर, धातुओं की मोटाई केवल कुछ सौ नैनोमीटर तक पहुंच सकती है, जो पारंपरिक लेंस की मोटाई से काफी कम है जो दो मीडिया के बीच इंटरफेस में प्रकाश अपवर्तन का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, धातुओं की मदद से, विवर्तन सीमा को पार करना संभव है, अर्थात्, उन वस्तुओं को हल करना जिनका आकार उपयोग किए गए प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटा है (हमारे समाचार पत्र में अधिक)। अंत में, धातु के लेंस पारंपरिक लेंसों की तुलना में निर्माण के लिए काफी हल्के और सस्ते होते हैं, जो उन्हें ऑप्टिकल उपकरणों में उपयोग के लिए आकर्षक बनाते हैं।
हालांकि, धातु लेंस एक महत्वपूर्ण दोष से ग्रस्त हैं - वे केवल तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा के लिए अच्छी तरह से काम करते हैं। इस तथ्य के कारण कि घटना प्रकाश का चरण परिवर्तन न केवल प्लेटों के स्थान पर निर्भर करता है, बल्कि तरंग दैर्ध्य पर भी निर्भर करता है, लेंस की फोकल लंबाई विकिरण के विभिन्न रंगों के लिए भिन्न होगी। नतीजतन, धातु के लेंस में मजबूत रंगीन विपथन दिखाई देते हैं, और यह उन्हें पारंपरिक लेंस को बदलने की अनुमति नहीं देता है। अब वैज्ञानिक इस समस्या को हल करने की कोशिश कर रहे हैं। इसलिए, लगभग एक साल पहले, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा के शोधकर्ताओं के एक समूह ने एक धातु के निर्माण की घोषणा की, जिसकी फोकल लंबाई 490 से 550 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य के साथ हरे रंग की रोशनी के लिए स्थिर रही।
इस बार, फेडरिको कैपासो के नेतृत्व में वैज्ञानिकों का एक समूह एक धातु बनाने में सक्षम था जो 470 से 670 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण के लिए समान काम करता है, यानी लगभग पूरी ऑप्टिकल रेंज को कवर करता है। ऐसा करने के लिए, उन्होंने नैनोस्ट्रक्चर के प्रभावी अपवर्तक सूचकांक को घटना विकिरण की आवृत्ति पर निर्भर करने के लिए मजबूर किया। वे अलग-अलग लंबाई, मोटाई और ऊंचाई के दो टाइटेनियम ऑक्साइड TiO2 प्लेटों के समूहों में संयुक्त हो गए। समूह में प्लेटों के मापदंडों के अनुपात के आधार पर, इससे गुजरने वाले प्रकाश का चरण विलंब तरंग दैर्ध्य पर अलग-अलग निर्भर करता है - उदाहरण के लिए, यह स्थिर रहा।
एक स्कैनिंग माइक्रोस्कोप के साथ ली गई धातु की छवि। सफेद रेखा का आकार एक माइक्रोमीटर (एम्बेडेड छवि के लिए 500 नैनोमीटर) है
भविष्य में, समूहों को एक विशेष तरीके से व्यवस्थित करके, भौतिकविदों ने विकिरण पर ध्यान केंद्रित करने की उपलब्धि हासिल की है। परिणामी लेंस की फोकल लंबाई घटना प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करती थी, और इससे न केवल विभिन्न रंगों के लेज़रों के मोनोक्रोमैटिक विकिरण में, बल्कि सफेद रोशनी में भी स्पष्ट चित्र प्राप्त करना संभव हो गया।
विभिन्न तरंग दैर्ध्य (ए) और सफेद प्रकाश (बी, सी) के लिए एक अक्रोमैटिक लेंस के साथ प्राप्त छवियां
इसके अलावा, प्रस्तावित विधि की बहुमुखी प्रतिभा को प्रदर्शित करने के लिए, एक अक्रोमैटिक लेंस के अलावा, शोधकर्ताओं ने ऐसे लेंस तैयार किए जिनकी फोकल लंबाई घटना विकिरण आवृत्ति की पहली या दूसरी शक्ति के समानुपाती थी। इन मामलों में, वस्तुओं की छवियां गंभीर रूप से धुंधली थीं।
आपतित विकिरण की तरंगदैर्घ्य पर लेंस की फोकस दूरी की निर्भरता
अक्रोमेटिक लेंस (शीर्ष) और एक लेंस से प्राप्त छवियों की तुलना जिनकी फोकल लंबाई प्रकाश की आवृत्ति के समानुपाती होती है
वैज्ञानिकों का मानना है कि धातु के लेंस बनाने की उनकी प्रस्तावित विधि लिथोग्राफी और माइक्रोस्कोपी में लागू होगी।वे लेंस बनाने की भी योजना बना रहे हैं जो अन्य आवृत्ति श्रेणियों में विद्युत चुम्बकीय तरंगों को केंद्रित करेंगे।
पिछले साल, भौतिकविदों के एक ही समूह ने पूरी दृश्य सीमा में काम करने में सक्षम धातु लेंस के निर्माण पर सूचना दी थी। फिर भी, इन लेंसों में एक ध्यान देने योग्य अक्रोमैटिज़्म था: उदाहरण के लिए, उनमें से एक ने छवियों को 532 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य पर 138 गुना और 620 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य पर 167 गुना बढ़ाया। एक नए लेख में वैज्ञानिकों ने इस समस्या का समाधान निकाला है।
