Thấu kính mỏng hơn giấy quan sát được cả phân tử

Phát minh này sẽ làm thay đổi hoàn toàn những điều chúng ta nhìn thấy về thế giới.

Hình ảnh mô phỏng thấu kính mới. Nguồn: Đại học công nghệ Swinburne

Các nhà nghiên cứu người Úc đã phát triển một loại thấu kính phẳng mới, mỏng hơn 300 lần so với một tờ giấy, và có khả năng lấy nét 3 chiều những chi tiết cực nhỏ mà các loại thấu kinh hiện nay không thể nào làm được. Công nghệ mới này được gọi là “lấy nét chống lóe” hay “lấy nét nửa bước sóng” (subwavelength focusing), vì nó giúp chúng ta nhìn thấy những vật có kích thước nhỏ hơn chiều dài bước sóng của một phân tử ánh sáng đơn lẻ.

Loại thấu kính mới được chế tạo này sẽ tạo ra một bước tiến lớn trong lĩnh vực quang học. Nó giúp tạo thành các thiết bị khiến chúng ta có khả năng quan sát, điều khiển và nắm bắt những phân tử có kích thước nhỏ nhất trong thế giới thực tế chỉ với đôi mắt thường mà không cần dùng thêm bất kì dụng cụ hỗ trợ nào. Nói một cách khác, thấu kính thế hệ mới sẽ tạo ra một cuộc cách mạng công nghệ trong lĩnh vực y học, chẩn đoán và chữa trị, quang học, tăng cường khả năng cảm thụ của các giác quan, hoặc ngay cả lĩnh vực điện toán.

Các thấu kính quang học hoạt động dựa trên nguyên lý tập trung ánh sáng vào một điểm đặc biệt. Tại điểm đó, mắt sẽ thu nhận luồng ánh sáng tập trung và từ đó nhìn thấy hình ảnh của vật thể. Tuy nhiên, vấn đề ở đây là ánh sáng không thể tập trung vào một vật thể có kích thước quá nhỏ, ví dụ như các hạt phân tử. Các nhà khoa học đã phải mất nhiều năm cố gắng trong việc làm giảm độ mỏng của các thấu kính với mục đích vượt qua rào cản trên. Một số mô hình tuy khả thi về mặt lý thuyết nhưng lại cực kì phức tạp và rất khó đưa vào ứng dụng trong thực tế.

Trong khi đó, thấu kính do nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học công nghệ Swinburne phát minh chỉ dày 200 nanomet (một phần tỷ của mét), bằng cách sử dụng một lớp phun chất graphen oxide (sprayable graphene oxide).

Hệ số khúc xạ đặc thù của loại vật liệu này cho phép thấu kính có khả năng lấy nét những vật thể cực nhỏ và cho ra hình ảnh 3 chiều mà không một loại thấu kính nào khác có thể làm được. Và điều tuyệt vời nhất của phương pháp này, đó chính là quá trình sản xuất và sử dụng thấu kính rất nhanh, rẻ và dễ dàng cân chỉnh, kết hợp cùng các loại thấu kinh khác.

“Mô hình thấu kính mới của chúng tôi có khả năng lấy nét 3 chiều nửa bước sóng (3D subwavelength), hiệu quả hơn gấp 30 lần so với thế hệ trước. Nó còn có thể tập trung lấy nét cao độ các dải sóng ánh sáng phổ rộng, từ bước sóng nhìn thấy được cho đến bước sóng cận hồng ngoại. Hơn nữa, đây là một phương pháp rất đơn giản và có chi phí sản xuất thấp”, theo lời của Baohua Jia, nhà khoa học dẫn đầu cuộc nghiên cứu.

Các nhà khoa học tạo ra một cấu trúc siêu mỏng như vậy dựa trên việc chuyển đổi những lớp màng graphen oxide thành graphen oxide tinh lọc thông qua một quá trình gọi là “tinh lọc photon” (photoreduction).

Những thấu kính dẻo làm từ chất graphen oxide này rất bền và vẫn giữ nguyên hoàn hảo các tính chất cho dù bị ép ở cường độ lớn. Đây chính là tiền đề cho những bước tiến cách mạng trong tương lai ở lĩnh vực chế tạo các hệ thống quang học tổng hợp. Chúng sẽ trở nên nhỏ hơn và hoạt động cực kỳ linh hoạt.

Theo Khampha.vn