เลนส์ metasurface ชนิดใหม่ที่พัฒนาโดยนักวิจัยในสหรัฐฯ มีความอ่อนไหวต่อการกระจายตัวของแสงน้อยกว่าการออกแบบก่อนหน้านี้ ซึ่งหมายความว่าสามารถโฟกัสช่วงความยาวคลื่นที่กว้างขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น Boubacar Kantéจาก University of California, Berkeley และเพื่อนร่วมงานเชื่อว่าเลนส์ตัวใหม่ของพวกเขาสามารถค้นหาแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย
รวมถึงการถ่ายภาพทางการแพทย์ที่มีเทคโนโลยีสูง
การเก็บเกี่ยวพลังงาน และความเป็นจริงเสมือนการกระจายตัวของแสงเกิดขึ้นเมื่อดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางแปรผันตามความยาวคลื่นของแสง อาการที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุดอย่างหนึ่งคือความคลาดเคลื่อนของสีในเลนส์: เลนส์มีความยาวโฟกัสสั้นกว่าสำหรับความยาวคลื่นซึ่งดัชนีการหักเหของแสงจะสูงขึ้น ส่งผลให้ภาพเบลอ เนื่องจากการกระจายตัวได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยไอแซก นิวตันในปี ค.ศ. 1660 ผู้คนจึงพัฒนาวิธีการบรรเทาปัญหาดังกล่าว หนึ่งเกี่ยวข้องกับเลนส์ดับเบิ้ลที่ไม่มีสี ซึ่งประกอบด้วยเลนส์สองชิ้นที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกันมาติดกันเพื่อให้การกระจายของเลนส์หนึ่งชดเชยการกระจายตัวของอีกเลนส์อย่างคร่าวๆ
อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน เทคโนโลยีด้านออพติคอลกำลังเคลื่อนตัวออกจากเลนส์แบบเดิมและมุ่งไปสู่พื้นผิวเมตาออปติคอลแบบแบน สิ่งเหล่านี้บางกว่าและเบากว่า และมีฟังก์ชันต่างๆ เช่น ความสามารถในการกำหนดค่าใหม่และการแปรผันของดัชนีการหักเหของแสงด้วยโพลาไรซ์ที่เป็นไปไม่ได้ด้วยเลนส์แบบเดิม อย่างไรก็ตาม มีปัญหาที่เกี่ยวข้องกับ metasurfaces – และในหมู่ที่โดดเด่นที่สุดคือความคลาดเคลื่อนสีที่เพิ่มขึ้นและการแปรผันของประสิทธิภาพอื่น ๆ ด้วยความยาวคลื่น
ต้องการความเป็นอิสระของความยาวคลื่น
สาเหตุหลักของปัญหาเหล่านี้ก็คือ แม้ว่าเลนส์จำนวนมากจะควบคุมแสงผ่านผลกระทบสะสมบนคลื่นที่ไหลผ่าน แต่พื้นผิวเมตาก็ใช้องค์ประกอบออปติคัลเพื่อโต้ตอบกับหน้าคลื่นโดยตรง และปรับแต่งรูปร่างและเฟสของพวกมัน เพื่อให้บรรลุปฏิสัมพันธ์นี้ องค์ประกอบทางแสงเหล่านี้ประกอบด้วยโครงสร้างตามมาตราส่วนของความยาวคลื่นของแสงที่พวกมันควบคุม ความแปรผันของความยาวคลื่นจึงส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการโต้ตอบนี้ นอกจากนี้ การออกแบบพื้นผิวเมตาที่มีประสิทธิภาพที่สุดหลายๆ แบบจะขึ้นอยู่กับเรโซเนเตอร์ ซึ่งมียอดแหลมที่ความยาวคลื่นเดียว: “ถ้าคุณต้องการสร้างเลเซอร์ คุณต้องการสีเดียว ดังนั้นโพรงเรโซแนนซ์จึงสมบูรณ์แบบ” Kanté อธิบาย “แต่ ถ้าจะทำเลนส์สีเดียวไม่พอ!”
ในงานใหม่ Kanté และเพื่อนร่วมงานใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป แทนที่จะใช้เรโซเนเตอร์ พวกเขาใช้โครงสร้างแบบ “แหอวน” ซึ่งเป็นโครงข่ายของกริดไททาเนียมไดออกไซด์ 350 นาโนเมตรที่เชื่อมต่อถึงกัน โดยเว้นระยะห่างกัน 370 นาโนเมตร องค์ประกอบแต่ละอย่างทำหน้าที่เป็นท่อนำคลื่น: “คุณต้องทำให้ท่อนำคลื่นเล็ก ๆ เหล่านี้เป็นบรอดแบนด์ให้ได้มากที่สุด” Kantéอธิบาย metasurfaces ที่ใช้ Waveguide ได้รับการออกแบบมาก่อน แต่มีประสิทธิภาพต่ำกว่าการออกแบบปัจจุบันอย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยมีเคล็ดลับอีกอย่างที่ละเอียดอ่อนกว่า
ต้องเลือกเฟสของท่อนำคลื่นแต่ละเฟสอย่างระมัดระวังเพื่อสร้างพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ก่อนหน้านี้ นักวิจัยได้เลือกเฟสของท่อนำคลื่นแต่ละแบบอย่างอิสระ โดยถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของโครงตาข่ายของท่อนำคลื่นที่เหมือนกัน “เมื่อฉันสร้างเลนส์ ท่อนำคลื่นที่อยู่ถัดจากเลนส์จะต่างกัน” Kanté อธิบาย “แต่ฉันคิดว่ามันไม่ได้แตกต่างกันขนาดนั้น
ดังนั้นข้อผิดพลาดที่ฉันได้รับจากการคิดว่ามันเหมือนกัน
จึงไม่ใหญ่มาก” อย่างไรก็ตาม ในปี 2560 Kanté และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ไม่เพียงพอ พวกเขายังนำเสนอวิธีการคำนวณเฟสที่ถูกต้อง ในงานวิจัยล่าสุด พวกเขาใช้วิธีนี้เพื่อเลือกการวางแนวของเสาแต่ละต้นในโครงตาข่าย เลนส์ที่ได้จะโฟกัสแสงที่ตกกระทบอย่างน้อย 70% ในช่วงความยาวคลื่น 640-1200 นาโนเมตรไปยังจุดเดียวกัน
การถ่ายภาพเรืองแสงนักวิจัยเชื่อว่าหากสามารถพัฒนากระบวนการผลิตที่ปรับขนาดได้ การออกแบบของพวกเขาก็สามารถทำงานได้หลายอย่าง เช่น การสร้างภาพเสมือนจริงและการโฟกัสแสงในเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ช่วยให้เก็บเกี่ยวพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น “ถ้าตอนนี้คุณมีประสิทธิภาพเทียบเท่า [กับเลนส์แบบเดิม] คำถามต่อไปจะกลายเป็น ‘คุณสามารถทำสิ่งเหล่านี้ได้ในขนาดที่ใหญ่เพียงใดและมีราคาเท่าไร’” Kanté กล่าว แม้จะไม่มีการผลิตในปริมาณมาก Kanté เชื่อว่าเลนส์สามารถนำไปสู่เทคนิคต่างๆ เช่น การถ่ายภาพด้วยแสงฟลูออเรสเซนซ์ ซึ่งเป็นเทคนิคกล้องจุลทรรศน์ที่มีความละเอียดสูงมากซึ่งได้รับรางวัลโนเบล ซึ่งปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการวิจัยและการแพทย์: “คุณปั๊มโมเลกุลด้วยสีเดียว และพวกมันก็ปล่อยไปที่อื่น” Kanté อธิบาย “ตอนนี้เลนส์ของเราเป็นแบบบรอดแบนด์
คอนแทคเลนส์ Metasurface แก้ไขตาบอดสี Francesco Monticoneจาก Cornell University รู้สึกประทับใจ “ในขณะที่เอกสารล่าสุดหลายฉบับได้เสนอวิธีการออกแบบที่หลากหลายเพื่อให้เกิด metasurfaces ที่ไม่มีสีแบบบรอดแบนด์ – ด้วยผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ…การสาธิตการทดลองและการวัดที่นำเสนอ [โดยทีมของ Kanté] นั้นมีความโดดเด่น” เมื่อเร็วๆ นี้ กลุ่มของ Monticone ได้เผยแพร่ข้อจำกัดพื้นฐานเกี่ยวกับแบนด์วิดท์ของโลหะออปติคัล: “โลหะประดิษฐ์ [สร้างโดยทีมของ Kanté] เป็นก้าวสำคัญในการเข้าถึงขอบเขตทางกายภาพเหล่านี้ ขยายสถานะปัจจุบันของศิลปะของโลหะและศักยภาพของโลหะเหล่านี้สำหรับการใช้งานจำนวนมากที่ต้องการกว้าง แบนด์วิธและประสิทธิภาพสูง” เขากล่าว
โดยปกติ DNA จะถูกคัดลอกเมื่อเซลล์ต้องการรหัส สำหรับแพลตฟอร์มการทดสอบนี้ การควบคุมดังกล่าวจะใช้เพื่อกระตุ้นการคัดลอกดีเอ็นเอเฉพาะเมื่อมีสารปนเปื้อนในน้ำเท่านั้น ตัวอย่างน้ำที่ทดสอบจะถูกผสมในหลอดที่บรรจุไว้ล่วงหน้าด้วยเครื่องจักรระดับโมเลกุลเหล่านี้ เมื่อมีสารปนเปื้อน เครื่องจะคัดลอกแบบฟอร์มส่งสารที่สว่างขึ้นในหลอด ซึ่งเป็นสัญญาณที่มองเห็นได้ง่ายด้วยตามนุษย์ วิธีนี้ช่วยให้ ROSALIND เปลี่ยนสารปนเปื้อนที่เราไม่เคยเห็นเป็นสัญญาณไฟที่เราไม่ควรพลาด
ที่สำคัญ ตัวย่อ ROSALIND ยังยกย่องโรซาลินด์ แฟรงคลิน ซึ่งผลงานของเขามีความสำคัญต่อการค้นพบโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ ลัคส์กล่าวว่า “ในที่สุดงานของเธอทำให้เราเรียนรู้วิธีสร้างโปรแกรมดีเอ็นเอใหม่เพื่อทำหน้าที่ในเทคโนโลยีของเรา” วันเกิดครบรอบ 100 ปีของแฟรงคลินน่าจะเป็นเดือนเดียวกับที่งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ เขาตั้งข้อสังเกต
Credit : churchsitedirectory.com cialis12superactive.com cialis9superactive.com cialis9superactiveonline.com cnerg.org
