يظهر في الصورة صورة المجهر الإلكتروني الماسح والتي تبين المودعة على ركيزة شفافة، وتشكيل الزجاج اعتماد chalcogenide تصميم. هؤلاء الباحثون ويشار الرسومات باسم "ذرات فائقة (الفوقية ذرات)، التي تحدد ارتداء في الأشعة تحت الحمراء انكسار المواد
ووفقا لتقارير الاستشارات ماي موسي، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) الباحثين من مناطق أخرى من المشتركة للتعاون في تطوير طريقة جديدة باستخدام الطيف الفرقة الأشعة تحت الحمراء من الصورة التي تم التقاطها، وطريقة يمكن استخدامها، بما في ذلك التصوير الحراري، والاستشعار الطبية الحيوية و أنواع مختلفة من التطبيقات بما في ذلك الاتصالات الفضائية المجانية.
منتصف الأشعة تحت الحمراء (منتصف IR) الطول الموجي الفرقة من الطيف الإشعاع الكهرومغناطيسي هي خاصة الأجزاء المفيدة: أنه يوفر التصوير في الظلام، إشارة تتبع الحرارية، وحساسة للكشف عن العديد من الجزيئات الحيوية وإشارات كيميائية، ولكن نطاق التردد من النظام البصري. من الصعب تصنيع، وتطبيق تصميمها ليست محترفة جدا ونبيلة. في الوقت الحاضر، وقال الباحثون، قد وجدت كفاءة طرق الإنتاج على نطاق و، كبيرة لمراقبة وكشف عن عصابات موجة الضوء.
وقد نشرت النتائج في دورية نيتشر الاتصالات والباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تيان قو وJuejun هو جين تاو، جامعة ماساتشوستس (جامعة ماساتشوستس) الباحث ويل وتشانغ هياليانغ، جامعة الصين للعلوم والتكنولوجيا الالكترونية من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا شارك 13 باحثًا آخر في جامعة شرق الصين للمعلمين بشكل مشترك.
يستخدم هذا الأسلوب الجديد مادة ذات البنية النانومترية الاصطناعية مسطحة من العناصر البصرية، بدلا من العدسات البصرية التقليدية التي يشيع استخدامها في سميكة العدسات الزجاجية المنحنية. يمكن توفير هذه العناصر البصرية النانوية على استجابة الكهرومغناطيسية، واستخدام شريحة كمبيوتر مماثل وقال قو تكنولوجيا التصنيع: "سطح المادة الخارقة (metasurface) يمكن تصنيعها باستخدام تقنيات متناهي الصغر القياسية، ويمكن تمديد نطاق التصنيع."
وأضاف قو: "في البصريات المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء ، أظهرت البصريات السطحية للمواد فائقة الأداء الممتاز ، ولكن في منتصف الأشعة تحت الحمراء ، كان هذا التطور بطيئًا إلى حد ما." عندما بدأ فريق البحث الدراسة ، كان لديهم القدرة على لقد أصبحت هذه الأجهزة ضعيفة للغاية ، والسؤال هو: "هل ما زلنا نجعل هذه المواد أكثر كفاءة وأقل تكلفة؟" الآن وقد نجحوا!
يستخدم الجهاز الجديد مجموعة من العناصر الضوئية ذات الأغشية الرقيقة المشكّلة بدقة والمعروفة باسم "superatoms" والمصنوعة من سبائك الكالكوجين ، والتي تحتوي على مؤشر انكسار عالٍ لخلق أداء عالي ، رقيقة للغاية. بنية الذرات الفائقة يتم ترسيخ هذه "الذرات الفائقة" على ركيزة فلورية شفافة الأشعة تحت الحمراء وتم تزيينها لتشبه الأحرف مثل I أو H. وفي نفس الوقت ، فإن سُمك هذه البُنى الصغيرة لا يُلاحظ سوى الموجات الضوئية. جزء منها ، يمكن أن تعمل كعدسة ككل ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لهذه "superatoms" أن توفر عملية موجات عشوائية تقريبًا ، والتي لا يمكن تحقيقها على مواد طبيعية أكبر ، بينما تكون المادة رقيقة. لذلك ، لا يلزم سوى كمية صغيرة من المواد اللازمة للتصنيع ، وقال قو: "هذا يختلف جوهريًا عن النظام البصري التقليدي".
يواصل قو شرح: "تسمح لنا هذه العملية باستخدام تقنية إعداد بسيطة للغاية ، مثل إيداع المواد على الركيزة عن طريق التبخر الحراري". وقد أظهر الفريق هذه الإنتاجية العالية على رقاقات 6 بوصة ، معيار ميكروفاشيني التكنولوجيا ، وأظهر فريق البحث: "نحن ندرس المزيد من الإنتاج الضخم".
وأضاف قو: "يمكن لهذه الأجهزة أن تنقل 80٪ من ضوء الأشعة تحت الحمراء مع كفاءة بصرية تصل إلى 75٪ ، وهو ما يعد تحسنا ملحوظًا مقارنة بالأشعة تحت الحمراء الموجودة في الأشعة تحت الحمراء". كما أنها أخف وأرق من المواد البصرية التقليدية بالأشعة تحت الحمراء ، وباستخدام نفس الطريقة ، يمكن للباحثين إنشاء أنواع مختلفة من الأجهزة البصرية بشكل تعسفي عن طريق تغيير وضع الصفيف ، وتشمل الأجهزة الرئيسية انحرافات الحزمة البسيطة ، الأسطوانية أو الكروية. العدسات ، وكذلك العدسات اللاصقة المعقدة ، وقد ثبت أن هذه العدسات قادرة على تركيز ضوء الأشعة تحت الحمراء مع الحد الأقصى للنظرية النظرية ، المعروف أيضًا بحدود الانعراج.
وقال قو إن هذه التقنيات قد خلقت أجهزة بصرية فائقة يمكنها التعامل مع الضوء بطرق أكثر تعقيدًا من المواد الشفافة التقليدية كبيرة الحجم ، وأن هذه الأجهزة يمكنها أيضًا التحكم في الاستقطاب والخصائص الأخرى.
للضوء في منتصف الأشعة تحت الحمراء موقعًا مهمًا للغاية في العديد من المجالات ، ويقول الباحثون إن ضوء الأشعة تحت الحمراء يحتوي على العصابات الطيفية المميزة لمعظم الجزيئات ويمكن أن يخترق الغلاف الجوي بفاعلية ، لذا فهو مخصص للرصد البيئي والتطبيقات العسكرية والصناعية ، إلخ. العوامل الرئيسية في الكشف عن المواد المختلفة في هذا الحقل ، نظرًا لمعظم المواد البصرية الشائعة المستخدمة في النطاقات المرئية أو شبه القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، يكون الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء غير شفاف تمامًا ، لذلك فإن إنتاج أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء في منتصفه أمر معقد ومكلف. هذا النهج الجديد سوف يجلب تطبيقات محتملة جديدة بما في ذلك أجهزة الاستشعار أو منتجات التصوير الاستهلاكية.
وقد تم تمويل هذه الدراسة بشكل مشترك من قبل وكالة المشاريع البحثية المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية (DARPA) مشروع البصريات والتصوير المتطرف والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين.
