Cuarenta y cinco metalentes de un centímetro en una oblea de silicio enfocan la luz en una hoja de papel. Crédito:Joon-Suh Park / Harvard SEAS
Las metalentes (superficies planas que utilizan nanoestructuras para enfocar la luz) están preparadas para revolucionar todo, desde la microscopía hasta las cámaras, sensores, y muestra. Pero hasta ahora, la mayoría de los lentes han sido del tamaño de un trozo de purpurina. Si bien las lentes de este tamaño funcionan bien para algunas aplicaciones, se necesita una lente más grande para condiciones de poca luz, como un sistema de imágenes a bordo de satélites orbitales, y aplicaciones de realidad virtual, donde la lente debe ser más grande que una pupila.
Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han desarrollado un metalentes de escala centimétrica en el espectro visible que se pueden fabricar utilizando métodos convencionales de fabricación de chips.
La investigación fue publicada en Nano letras .
"Esta investigación allana el camino para las llamadas cámaras de nivel de oblea para teléfonos móviles, donde el chip CMOS y las metalentes se pueden apilar directamente uno encima del otro con una alineación óptica fácil porque ambos son planos, "dijo Federico Capasso, el profesor Robert L. Wallace de física aplicada y el investigador principal Vinton Hayes en ingeniería eléctrica en SEAS y autor principal del artículo. "En el futuro, la misma empresa puede fabricar tanto el chip como las lentes porque ambos pueden fabricarse utilizando la misma tecnología:la litografía ".
"Previamente, no pudimos lograr la producción en masa de metalentes de escala centimétrica en longitudes de onda visibles porque estábamos usando litografía por haz de electrones, que lleva demasiado tiempo, o una técnica llamada litografía paso a paso i-line, que no tiene suficiente resolución para modelar las estructuras requeridas del tamaño de sublongitud de onda, "dijo Joon-Suh Park, un doctorado Candidato a SEAS y primer autor del artículo.
Una imagen SEM ampliada de nanopilares de los metalentes. Crédito:Joon-Suh Park / Harvard SEAS
Para producir en masa metalentes a una escala de centímetros, los investigadores utilizaron una técnica llamada litografía de proyección ultravioleta profunda (DUV), que se usa comúnmente para modelar líneas y formas muy finas en chips de silicio en todo, desde computadoras hasta teléfonos celulares. La técnica puede producir muchas metalentes por chip, cada uno compuesto por millones de elementos a nanoescala con un solo disparo de exposición, como tomar una fotografía.
Los investigadores eliminaron los procesos de deposición que llevaban mucho tiempo y que eran necesarios para las metalentes anteriores grabando el patrón de nanoestructura directamente en una superficie de vidrio.
Es el primer producible en masa, todo de vidrio, metalentes de escala centimétrica en el espectro visible.
Si bien esta lente es cromática, lo que significa que todos los diferentes colores de luz no se enfocan en el mismo lugar, los investigadores están trabajando en metalentes acromáticas de gran diámetro.
