Фізики з Університету Буффало розробили гіперлінзу, що працює у видимому діапазоні і здатну обійти дифракційну межу. Для її виготовлення автори вдалися до метаматеріалів - класу матеріалів з незвичайними оптичними властивостями. Про це повідомляє прес-реліз Університету, стаття опублікована у відкритому доступі в журналі
Метаматеріалами називають клас матеріалів, властивості яких визначаються швидше їх мікроструктурою, ніж речовиною, з яких вони створені. До них належать, наприклад, середовища, що володіють негативним коефіцієнтом заломлення. Вперше їх теоретично описав радянський фізик Віктор Веселаго 1968 році. Ця властивість призводить, наприклад, до того, що світло потрапляючи в таке середовище, ламається в той же бік, звідки прийшов пучок, а тонка прямокутна пластина веде себе як лінза. Як правило такі матеріали складаються з численних повторюваних елементів, наприклад, металевих кілець або різних тонких шарів.
Гіперлінза в новій роботі була виготовлена авторами з метаматеріалу на основі золота і полімеру (ПММА). Вона має віроподібну форму, що відрізняє її від традиційних суперлінз, в яких тонкі шари розташовані на манер концентричних окружностей. Для перевірки працездатності лінзи фізики розмістили перед нею дві вузькі нанорозмірні щілини, що відстоять одна від одної на 250 нанометрів. На них, за допомогою оптичного хвилевода, направили промінь лазера з довжиною хвилі 780 нанометрів - щілини розділили його на два окремих промені.
Якщо відразу після щілини знаходилися б лінзи з традиційних матеріалів, то будь-яка їх комбінація не дозволила б розрізнити два світла, що утворилися б. Однак гіперлінза змогла просторово розділити їх, що вдалося зафіксувати дослідникам. Віроподібна структура послужила одночасно перетворювачем еванесцентних хвиль, породжених щілинами, що поширюються, а також виконала свою роль лінзи.
Автори зазначають, що представлені ними лінзи дозволяють отримувати зображення малих об'єктів з меншими втратами, ніж у традиційних суперлінз.
Вперше ідея лінз, що долають дифракційну межу з'явилася в 2000 році, коли англійський фізик Джо Пендрі теоретично показав, що на відміну від класичних середовищ з позитивним коефіцієнтом заломлення, в метаматеріалах еванесцентні хвилі посилюються, а не загасають. Створивши метаматеріал з певними оптичними характеристиками (гіперболічною дисперсією), що перетворює еванесцентні хвилі в поширені, фізики змогли отримати необхідні характеристики.
Головною особливістю гіперлінз, створених авторами, є можливість конвертувати еванесцентні хвилі світла в поширені. Еванесцентними, або затухаючими, називають особливий клас хвиль, що поширюються вздовж межі розділу фаз. З віддаленням від поверхні амплітуда таких хвиль експоненціально, загасає. Важливою особливістю цих хвиль є значно менше значення дифракційної межі - саме за допомогою них реалізована скануюча оптична близькохвора мікроскопія, один з перших методів дозволили побачити наномир у кольорі. Однак створити реальне зображення об'єкта (для чого і необхідна лінза) можна тільки за допомогою звичайних хвиль, що поширюються.