Исследователи создали металинзу, которая не боится ударов и сама очищается от грязи. Это решает главную проблему таких линз — хрупкость. Обычные металинзы, состоящие из наноструктур, могут фокусировать свет лучше традиционной оптики, но легко царапаются и покрываются пылью, что убивает их эффективность.

Команда из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) придумала, как дать металинзам защиту, не испортив их оптических свойств. Они использовали два ключевых материала:

• Гидрогенизированный аморфный кремний (a-Si:H), который отлично работает с видимым светом.
• Спин-стекло (SoG) — жидкий материал, который наносят центрифугированием, а затем он затвердевает в прочное прозрачное покрытие.

Это покрытие работает как бронестекло для наноструктур линзы. Эксперименты показали удивительные результаты.

После двух часов воздействия песка незащищенная линза разрушалась, а новая — лишь незначительно теряла в эффективности. А благодаря настройке смачивания, капли воды просто скатываются с поверхности, унося с собой пыль и грязь. Это и есть самопроизвольная очистка.

Подробности опубликованы в издании Microsystems & Nanoengineering.

Металинзы всегда были многообещающей технологией, но их хрупкость и загрязнение были серьезными препятствиями, — говорит руководитель исследования профессор Чжунсок Ро. — Наша стратегия инкапсуляции не только сохраняет высокие оптические характеристики, но и добавляет прочность и способность к самоочищению. Это фундаментальный шаг к практическому применению плоской оптики.

Теперь такие линзы можно будет использовать там, где раньше они были немыслимы: в смартфонах, которые падают, в камерах автомобилей-беспилотников, покрывающихся грязью, или в датчиках, работающих под открытым небом.

Реальная польза этого исследования — в переходе от лабораторного образца к «железу». До сих пор металинзы были прекрасны на бумаге и в стерильных условиях, но любое реальное применение убивало их. Теперь они обретают живучесть. Представьте тонкие и легкие камеры в очках дополненной реальности, которые не нужно протирать каждые пять минут. Или надежные лидары для роботов-курьеров, работающие в дождь и снег. Это может удешевить и уменьшить оптику в медицинских эндоскопах или датчиках для „интернета вещей“, разбросанных по полям и заводам. Исследование открывает путь к тому, чтобы нанофотоника наконец-то вышла в мир.

Основной вопрос, который остается за рамками блестящего исследования, — это долговременная стабильность и старение защитного слоя из спин-стекла. Как он поведет себя под длительным воздействием ультрафиолета, перепадов температур или химически агрессивной среды (например, городского смога)? Механические испытания песком — это хорошо, но это испытание на абразивный износ. А как покрытие выдержит множество циклов ударных нагрузок или вибрацию? Без данных об усталостной прочности и климатических испытаниях говорить о готовности для автомобильной или аэрокосмической индустрии пока преждевременно.

Ранее ученые увеличили с помощью металинз поле обзора микроскопа.