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Ricercatori del Nano-Electro-Mechanical System Laboratory della facoltà di Ingegneria dell’Australian National University (ANU) sono riusciti a realizzare la più sottile lente al mondo, mille volte più sottile di un capello umano, aprendo la strada a display ancora più sottili e a rivoluzionare telecamere miniatura.
“La capacità di manipolare il flusso di luce in scala atomica apre un’interessante strada alla miniaturizzazione senza precedenti di componenti ottici e all’integrazione di funzionalità ottiche avanzate” ha affermato Yuerui (Larry) Lu a capo del team di ricercatori “La scoperta sfrutta le caratteristiche dei cristalli di disolfuro di molibdeno, un materiale perfetto per i futuri display flessibili. Saremo anche in grado di realizzare matrici di microlenti in grado di ricreare gli occhi degli insetti.”, ha aggiunto.
La lente da 6,3 nanometri realizzata dai ricercatori australiani è molto più sottile di quelle da 50 nanometri realizzate oggi con meta materiali a base di oro.
“Il bisolfuro di molibdeno da noi utilizzato è un è un cristallo incredibile“, afferma Lu “resiste a temperature elevate, è un lubrificante, un buon semiconduttori ed è in grado anche di emettere fotoni”.
Il disolfuro di molibdeno (MoS2) fa parte di una nuova classe di materiali metallici/solforici sottili, noti come metalli di transizione dicalcogenuri (TMDCs). A differenza di altri materiali come il grafene, i TMDCs possono emettere luce, allargando il campo delle applicazioni alla fabbricazione di fotorivelatori e dispositivi emettitori di luce cosa che, negli ultimi anni li ha resi popolari nei componenti ad alta tecnologia.
Il team di Lu ha creato la lente da 6,3 nanometri di spessore (9 strati atomici) partendo da un pezzo più grande di disolfuro di molibdeno; successivamente ha ricavato la lente vera e propria del raggio di 10 micron utilizzando uno fascio ionico per realizzare la forma convessa. I ricercatori hanno scoperto che un singolo strato di bisolfuro di molibdeno da 0,7 nanometri ha notevoli proprietà ottiche, pari a quelle di una lente 50 volte più spessa, di 38 nanometri; questa proprietà, nota come OPL (Optical Path Length, lunghezza ottica) determina la fase della luce e influisce sulla interferenza e sulla diffrazione.
“All’inizio non siamo riusciti a capire perché il disolfuro di molibdeno presenta tali proprietà sorprendenti“, ha detto Lu.
Successivamente il team ha sviluppato una simulazione e ha dimostrato che la luce era rimbalzare avanti e indietro molte volte all’interno degli strati di cristallo prima di passare attraverso la lente, segnando un altissimo indice di rifrazione pari a 5,5 da cui scaturiscono le incredibili qualità ottiche di questo materiale. Tanto per fare un paragone, il diamante ha un indice di rifrazione di 2,4 e l’acqua di 1,3.
