Naujų „Metalų“ dėmesio pasikeitimas be judesio. Leidžia šiek tiek priartinti lęšius bepiločiams orlaiviams, mobiliesiems telefonams ar naktinio matymo akiniams

Naujo MIT pagaminti laidai keičia židinį nesikreipdami, nejudėdami ar kitaip nejudėdami. Dizainas gali leisti naudoti miniatiūrinius dronų, mobiliųjų telefonų ar naktinio matymo akinių lęšius. Paskola Pagarbiai, tyrėjai

Poliruotas stiklas šimtmečius buvo vaizdavimo sistemų centre. Tikslus jų kreivumas leidžia objektyvui sufokusuoti šviesą լույս, kad susidarytų ryškūs vaizdai, ar tai būtų vienos ląstelės objektas, ar knygos puslapis, ar tolima galaktika.

Norėdami pakeisti židinį, kad aiškiai matytumėte visas šias skales, paprastai reikia objektyvo fiziškai judėti pakreipiant, pastumiant ar kitaip judinant objektyvą, dažniausiai naudojant mechanines dalis, kurios sudaro daugumą mikroskopų ir teleskopų.

Dabar: SU: Inžinieriai sukūrė reguliuojamus „metalus“, kurie gali sutelkti dėmesį į objektus daugelyje gylių, nekeisdami savo fizinės padėties ar arklio galių. Lęšis pagamintas ne iš vientiso stiklo, o iš skaidrios „fazę keičiančios“ medžiagos, kuri po kaitinimo gali pertvarkyti savo atominę struktūrą, taip pakeisdama medžiagos sąveiką su šviesa.

Tyrėjai medžiagos paviršių iškalė mažomis, tiksliai raštuotomis struktūromis, kurios kartu veikia kaip „šilko paviršius“ – laužančios ar atspindinčios unikalių formų šviesą. Keičiantis medžiagos savybėms, keičiasi ir metazerio optinė funkcija. Šiuo atveju, kai medžiaga yra kambario temperatūros, sutinkamas paviršius sukoncentruoja šviesą, kad būtų sukurtas aštrus objekto vaizdas tam tikru atstumu. Medžiagai įkaitus, keičiasi jos atominė struktūra; reaguodamas į tai, meteoras nukreipia savo šviesą į tolimesnį objektą.

Tokiu būdu naujieji aktyvūs „metalai“ gali pakoreguoti jų koncentraciją nereikalaujant didelių mechaninių elementų. Romano dizainas, kuris šiuo metu vaizduojamas infraraudonųjų spindulių diapazone, gali įgalinti išradingesnius optinius prietaisus, tokius kaip miniatiūriniai dronai, itin kompaktiškos mobiliųjų telefonų šiluminės kameros ir žemo profilio naktinio matymo akiniai.

„Mūsų rezultatai rodo, kad mūsų ypač reguliuojamas objektyvas be judančių dalių gali pasiekti be iškraipymų konkuruojančius, įvairiuose gyliuose esančius objektus, konkuruojančius su tradicinėmis masinės gamybos optinėmis sistemomis“, – sako Tian Gu iš MIT. medžiagų tyrimo laboratorija.

Jo kolegos šiandien paskelbė savo rezultatus žurnale Gamtos komunikacijosJo bendraautoriai yra Ue Weijun Hun, Michailas Shalaginov, Yifey Zang, Fan Yang, Peter Sun, Carlos Rios, Ingin Du և Anurada Agarwal MIT; Vladimiras Liebermanas, ff Efry Chow և Christopheris Robertsas iš MIT Lincoln laboratorijos; Bendradarbiauja su „Lockheed Martin Corporation“, Lowello universitetu, Masačusetso valstija, Centrinės Floridos universitetu.

Įgnybti medžiaga

Naujasis objektyvas pagamintas iš fazių medžiagos, kurią komanda padarė pataisydama medžiagą, dažniausiai naudojamą konvertuojamuose kompaktiniuose ir DVD diskuose. Pavadintas GST, jame yra germanio, stibio ուր telūro, jo vidinė struktūra keičiasi kaitinant lazerio impulsais. Tai leidžia medžiagai pereiti per skaidrias „nepermatomas būsenas“. Mechanizmas, leidžiantis rašyti, ištrinti ir perrašyti kompaktiniuose diskuose saugomus duomenis.

Šių metų pradžioje mokslininkai pranešė, kad į GST pridėjo dar vieną elementą – seleną, kad būtų sukurtas naujas fazių keitimo agentas – GSST. Kaitinant naująją medžiagą, jos atominė struktūra nuo amorfinės, atsitiktinės atomų netvarkos pasikeitė į labiau sutvarkytą, kristalinę struktūrą. Šis laipsniškas poslinkis pakeitė infraraudonųjų spindulių šviesos praleidimo būdą per medžiagą, paveikdamas lūžio galią, tačiau minimaliai paveikdamas skaidrumą.

Komanda domėjosi, ar GSST konversijos galimybes galima pakoreguoti, kad šviesa անա sutelktų dėmesį tam tikruose taškuose, atsižvelgiant į jos fazę. Tuomet medžiaga gali būti naudojama kaip aktyvus lęšis, nereikalaujant, kad mechaninės dalys pakeistų savo židinį.

„Apskritai, kai gaminamas optinis prietaisas, po patvirtinimo labai sunku reguliuoti jo charakteristikas“, – sako Šalaginovas. „Todėl tokios platformos turėjimas optikos inžinieriams yra tarsi šventas gralis, kuris leidžia [the metalens] efektyviai, sutelkti dėmesį į didelę teritoriją “.

Šiltoje sėdynėje

Įprastiniuose lęšiuose stiklas yra tiksliai išlenktas, todėl įeinantis šviesos pluoštas lūžta skirtingais kampais nuo objektyvo, susiliejantis tam tikro atstumo taške, vadinamame židinio nuotoliu. Tada lęšiais galima sukurti aštrų bet kurio objekto vaizdą tam tikru atstumu. Objektyvas turi būti fiziškai pajudintas, kad užfiksuotų objektus kitame gylyje.

Užuot pasikliaudami fiksuotu medžiagos kreivumu, nukreipdami šviesą, mokslininkai bandė modifikuoti metalus, kurių pagrindas yra GSST, kad židinio nuotolis pasikeistų priklausomai nuo medžiagos fazės.

Savo naujame tyrime jie sukūrė 1 mikrono storio GSST sluoksnį ir sukūrė „metaserfaktą“, išgraviruodami GSST sluoksnį mikroskopinėse skirtingų arklių struktūrose, kurios laužo šviesą su skirtingais žirgais.

„Tai gana sudėtingas procesas, norint sukurti paviršių, kuris keičiasi tarp skirtingų funkcijų. Tam reikia pagrįsto dizaino, kokius kiaušinius naudoti“, – sako Gunas. “Žinodami, kaip medžiaga elgsis, galime suformuoti specialų modelį, kuris sutelks dėmesį į vieną amorfinės būsenos tašką ir pereis į kitą kristalinės fazės tašką”.

Jie išbandė naujus metalus pastatydami juos ant scenos, apšviesdami juos lazerio spinduliu, kuris sustiprėjo infraraudonųjų spindulių šviesos diapazone. Tam tikru atstumu nuo objektyvo jie padėjo permatomus daiktus, susidedančius iš horizontalių, vertikalių strypų dvipusių modelių, vadinamų sprendimo schemomis, paprastai naudojamomis optinėms sistemoms išbandyti.

Objektyvas, esant originaliai amorfinei būsenai, sukūrė ryškų pirmosios kopijos vaizdą. Tada komanda pašildė objektyvą, kad medžiaga būtų kristalinė. Po perjungimo և šildymo šaltinis buvo pašalintas, objektyvas sukūrė ne mažiau ryškų vaizdą, šį kartą antrosios, tolimesnės strypų eilės.

„Mes rodome regėjimą dviem skirtingais gyliu, be jokio mechaninio judesio“, – sako Šalaginovas.

Eksperimentai rodo, kad metalai gali aktyviai keisti židinį be jokio mechaninio judesio. Tyrėjai teigia, kad metalai gali būti pagaminti naudojant integruotus mikrobangų krosneles, kad medžiaga būtų greitai pašildoma per kelias milisekundes. Keičiant Vary suvirinimo sąlygas, jie taip pat gali prisitaikyti prie kitos medžiagos tarpinių būsenų, leisdami nuolat reguliuoti židinį.

„Tai lyg kepsnys. „Pradedama nuo žalio kepsnio, galima pasiekti tai, kas gerai padaryta, arba gali padaryti vidutinį retumą, bet ką kita“, – sako Shalaginovas. “Ateityje ši unikali platforma leis mums savavališkai kontroliuoti metalų židinio nuotolį.”

Nuoroda. Michailas Y. Shalaginov, Sensong An, Yifey hang ang, Fan Young, Peter Soo, Vladimir Lieberman, ff efri B. Čiau, Christopher M. Robertsas, Mungko Kangas, Carlosas Riosas. , Qingyang Du, Clayton Fowler, Anuradha Agarwal, Kathleen A. Richardson, Clara Rivero-Baleine, Hualiang Zhang, Juejun Hu ir Tian Gu, 2021 m. Vasario 22 d., Gamtos komunikacijos,
DOI: 10.1038 / s41467-021-21440-9:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Vibruojančių molekulių naudojimas medžiagos bangų savybėms tirti

HD + molekuliniai jonai (geltonos ir raudonos taškų poros) jonų gaudyklėje (pilka) yra apšvitinti lazerio banga (raudona). Tai sukelia kvantinį šuolį pakeistų molekulių joninės...

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Naujas odos pleistras nuolat stebi širdies ir kraujagyslių sistemos signalus և biocheminius lygius

Šis minkštas, tamprus pleistras gali vienu metu kontroliuoti jo kraujospūdžio և biocheminį lygį. Paskola Wang laboratorija / San Diegas Kalifornijos universiteto, San Diego,...

Nepraleiskite kito pilnaties – sniego, audros ir bado mėnesio

Byla: NASA / Billas Dunfordas Kitas mėnuo yra sniego, audros ir bado mėnuo; Purimo atostogų mėnuo; Kinijos žibintų festivalis; Magha Purnima ir...

Pirmasis pasaulinis vertinimas nustato, kad gamtoje per metus šalinama 41,7 mln. Tonų žmogaus atliekų

Šioje nuotraukoje matyti nevalytos nuotekos netoli Hyderabado priemiesčio gyvenviečių. Autorius: Dishaad Bundxu Pagal pirmąjį visuotinį ekosistemų vaidmens sanitarijos srityje vertinimą, gamta teikia mažiausiai 18%...

Newsletter

Subscribe to stay updated.