Новый способ видения с линзой из метаматериала

Источник: phys.org

Группа ученых из Университета Сиднея (Австралия) представила новую линзу из метаматериала, которая может стать мощным инструментом для биологических исследований. Разрешение объектива в 10 раз выше, чем у любой современной линзы схожих параметров. Она позволяет получить ранее недоступные сведения о строении органических молекул, их химическом составе и наличии определенных белков. В итоге становится возможным раннее выявление меланомы (рака кожи) и тщательное послеоперационное обследование больных раком молочной железы. Авторы разработки — профессор Саймон Флеминг, доктор Борис Кухлмей, доктор Алессандро Туниз и доктор Александр Аргирос. Линза была создана с использованием волоконно-оптических технологий производства.

В случае использования обычных изотропных материалов разрешение фокусировки и устройств обработки изображений ограничивается дифракцией в 1/2 длины волны света. Анизотропные метаматериалы, представляющие собой массив металлических проводов в пластиковой матрице, способны преодолеть это ограничение. Но до сих пор они использовались только в диапазоне до сверхвысоких частот, и эффект распространения сохранялся в течение нескольких длин волн. Теперь ученым удалось создать сборку прямых и конических проводов, линза из которых работает в терагерцевом спектре. Это электромагнитные волны с частотой выше, чем в микроволновой печи, но ниже, чем у инфракрасного излучения и видимого света. Линза работает в области спектра, где существует очень мало других оптических инструментов, и большая часть из них имеет ограниченное разрешение. Новинка может похвастаться фокусировкой до 1/28 длины волны и распространением информационного поля на расстояние, измеряемое сотнями длин волн.

Как отмечает доктор Туниз, линзу можно сравнить с рентгеновскими устройствами, которые позволяют увидеть внутренности объектов с высоким разрешением, но опасны действием радиации. Объектив из метаматериала дает возможность не только смотреть через непрозрачные материалы, но и собирать информацию об их химическом составе и взаимодействии между определенными молекулами. При этом никакой радиации нет, что делает инструмент особенно удобным для биологических и медицинских исследований. По словам ученых, еще одно их достижение — возможность производства метаматериала в промышленных масштабах. Быстрое внедрение технологии вполне реально. Новые терагерцевые микроскопы, чья мощность в 10 раз выше, чем у существующих аналогов, могут появиться уже через два — три года.