Des chercheurs de la School of Applied and Engineering Physics de l'Université Cornell et de l'Advanced Institute of Technology de Samsung ont créé un métalène unique en son genre, une lentille en métamatériau, qui peut être focalisé à l'aide d'une tension au lieu de déplacer mécaniquement ses composants.

La preuve de concept ouvre la porte à une gamme de lentilles varifocales compactes pour une utilisation possible dans de nombreuses applications d'imagerie telles que les satellites, télescopes et microscopes, qui focalisent traditionnellement la lumière à l'aide de lentilles incurvées qui s'ajustent à l'aide de pièces mécaniques. Dans certaines applications, déplacer des lentilles traditionnelles en verre ou en plastique pour faire varier la distance focale n'est tout simplement pas pratique en raison de l'espace, considérations de poids ou de taille.

Les métalenses sont des réseaux plats de nano-antennes ou de résonateurs, moins d'un micron d'épaisseur, qui agissent comme des dispositifs de focalisation. Mais jusqu'à maintenant, une fois qu'un metalens a été fabriqué, sa distance focale était difficile à changer, selon Melissa Bosch, doctorant et premier auteur d'un article détaillant la recherche dans le journal de l'American Chemical Society Lettres nano .

La nouveauté, développé en collaboration entre les chercheurs de Samsung et Cornell, impliquait de fusionner un métalens avec la technologie bien établie des cristaux liquides pour adapter la réponse de phase locale des métalens. Cela a permis aux chercheurs de faire varier la focalisation des métaux de manière contrôlée en faisant varier la tension appliquée aux bornes de l'appareil.

"Cette combinaison a fonctionné comme nous l'espérions et l'avions prédit, " dit Bosch, qui travaille dans le laboratoire de Gennady Shvets, professeur de physique appliquée et d'ingénierie et auteur principal de l'article. "Il en a résulté un ultra-mince, objectif à réglage électrique capable d'un zoom continu et d'un décalage total de la distance focale jusqu'à 20 %."

Les chercheurs de Samsung espèrent développer la technologie à utiliser dans les lunettes de réalité augmentée, selon Bosch. Elle voit bien d'autres applications possibles comme le remplacement des lentilles optiques sur les satellites, vaisseau spatial, drones, lunettes de vision nocturne, endoscopes et autres applications où l'économie d'espace et de poids sont des priorités.

Maxim Shcherbakov, associé postdoctoral au laboratoire Shvets et auteur correspondant de l'article, a déclaré que les chercheurs ont fait des progrès dans l'association des cristaux liquides aux nanostructures au cours de la dernière décennie, mais personne n'avait appliqué cette idée aux lentilles. Maintenant, le groupe prévoit de poursuivre le projet et d'améliorer les capacités du prototype.

"Par exemple, " Shcherbakov a dit, "Cette lentille fonctionne à une seule longueur d'onde, rouge, mais il sera beaucoup plus utile lorsqu'il pourra fonctionner sur tout le spectre de couleurs :rouge, vert, bleu."

Le groupe de recherche Cornell développe actuellement une version varifocale à plusieurs longueurs d'onde des métalens en utilisant la plate-forme existante comme point de départ.

"La procédure d'optimisation pour les autres longueurs d'onde est très similaire à celle du rouge. À certains égards, l'étape la plus difficile est déjà terminée, donc maintenant il s'agit simplement de s'appuyer sur le travail déjà fait, " dit Bosch.