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

Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai...

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Newsletter

Subscribe to stay updated.