Une équipe de recherche de la Northwestern University a développé de minuscules éléments optiques à partir de nanoparticules métalliques et d'un polymère qui pourraient un jour remplacer les lentilles réfractives traditionnelles pour réaliser des systèmes d'imagerie portables et des dispositifs optoélectroniques.

L'objectif plat et polyvalent, un type de métalens, a une épaisseur 100 fois inférieure à la largeur d'un cheveu humain.

« Cette miniaturisation et cette intégration avec des détecteurs sont prometteuses pour l'imagerie haute résolution dans des appareils allant des petites caméras grand angle aux endoscopes miniatures, " a déclaré Teri W. Odom, qui a dirigé la recherche. Elle est professeur de chimie Charles E. et Emma H. ​​Morrison au Weinberg College of Arts and Sciences et présidente du département de chimie.

Les propriétés des métalenses dépendent de la disposition rationnelle des unités à l'échelle nanométrique. Les Metalenses sont apparus comme une option attrayante pour les lentilles plates, mais sont actuellement limités par leur statique, propriétés telles que fabriquées et leur fabrication complexe et coûteuse.

Pour les opérations d'imagerie telles que le zoom et la mise au point, cependant, la plupart des métalenses ne peuvent pas ajuster leurs points focaux sans mouvement physique. Une raison majeure, Odom a dit, est que les éléments constitutifs de ces lentilles sont constitués de matériaux durs qui ne peuvent pas changer de forme une fois fabriqués. Il est difficile dans n'importe quel système de matériaux d'ajuster des caractéristiques à l'échelle nanométrique à la demande pour obtenir une focalisation accordable dans les métalenses.

"Dans cette étude, nous avons démontré une plate-forme d'imagerie polyvalente basée sur des métalenses entièrement reconfigurables à base de nanoparticules d'argent, " dit Odom, membre de l'Institut international de nanotechnologie de Northwestern. "Au cours d'une seule séance d'imagerie, notre dispositif metalens peut évoluer d'un objectif à focale unique vers un objectif multifocal qui peut former plus d'une image à n'importe quelle position 3D programmable."

Le papier, intitulé "Metalenses à résonance de réseau pour une imagerie entièrement reconfigurable, " a été publié récemment par la revue ACS Nano .

L'équipe de Northwestern a construit ses lentilles à partir d'un réseau de nanoparticules d'argent cylindriques et d'une couche de polymère modelée en blocs au-dessus du réseau métallique. En contrôlant simplement la disposition des motifs polymères, le réseau de nanoparticules pourrait diriger la lumière visible vers tous les points focaux ciblés sans avoir besoin de modifier les structures des nanoparticules.

Cette méthode évolutive permet de réaliser différentes structures de lentilles en une seule étape d'effacement et d'écriture, sans dégradation notable des caractéristiques à l'échelle nanométrique après plusieurs cycles d'effacement et d'écriture. La technique qui peut remodeler n'importe quel motif polymère préformé en n'importe quel motif souhaitable à l'aide de masques souples fabriqués à partir d'élastomères.