متالنز؛ انقلابی در صنعت عکاسی

در اواسط سال ۲۰۱۶، اولین اخبار در خصوص شروع تحقیقات دانشمندان دانشگاه هاروارد منتشر شد. در آن زمان، دانشمندان اعلام کردند که فناوری جدید می‌تواند به ساخت لنزهای دوربین با رزولوشن بالا و با اندازه‌ای باریک‌تر از موی انسان ختم شود.

لنزهای ساخته‌شده از متامتریال به‌جای استفاده از عدسی شیشه‌ای برای متمرکز کردن نور، از نانوفین‌هایی از جنس تیتانیوم دی‌اکسید پوشیده شده‌اند که به همان کیفیت، نور را در یک نقطه متمرکز می‌کنند.

در سال ۲۰۱۶، چالشی که محققان با آن مواجه بودند این بود که چطور این متالنزها را به متمرکز کردن کل طیف مرئی و همه‌ی رنگ‌ها روی یک نقطه وادار کنند.

حالا دانشمندان از پس این چالش برآمده‌اند. متن زیر به نقل از Harvard SEAS در رابطه با چگونگی رسیدن به این دستاورد است:

تحقیقات قبلی نشان دادند که طول موج‌های مختلف نور می‌توانند متمرکز شوند؛ اما این تمرکز در فواصل مختلف نیاز به تغییر شکل، عرض، فاصله و ارتفاع نانوفین‌ها داشت. در جدیدترین طراحی، محققان از واحدهای دوتایی نانوفین برای کنترل سرعت طول موج‌های مختلف نور به‌صورت همزمان استفاده کردند. نانوفین‌های دوتایی ضریب شکست نور روی سطح متالنز را کنترل می‌کنند و به شکلی قرار می‌گیرند که تأخیرهای زمانی مختلفی در عبور نور از پره‌های مختلف به وجود بیاید. به این ترتیب، تمام طول موج‌ها در یک زمان به نقطه‌ی کانونی می‌رسند.

بر اساس گزارش Harvard SEAS، جدیدترین نوع متالنز قادر است انحراف رنگ را به‌کلی حذف کند. انحراف رنگ مشکل معمول لنزهای دوربین‌های امروزی است و زمانی اتفاق می‌افتد که لنزها قادر به متمرکز کردن تمام رنگ‌ها روی نقطه‌ای واحد نیستند. این موضوع به پدید آمدن لبه‌های رنگین‌کمانی‌شکل در نقاط کنتراست در عکس‌ها منجر می‌شود.

به گفته هاروارد، قبل از این دستاورد، حذف انحراف رنگ تنها با استفاده از چندین لنز سنتی امکان‌پذیر بود. این یعنی برای مقابله با انحراف رنگ باید از چند لنز پیشرفته‌ی بزرگ و سنگین استفاده می‌شد. جایگزین کردن متالنز در آینده‌ی نه‌چندان دور می‌تواند ضمن داشتن اندازه و وزن بسیار کمتر همان کیفیت اپتیکال را ارائه کند.

الکساندر ژو، یکی از محققین هاروارد، می‌گوید: «ما با استفاده از لنزهای آکروماتیک خود می‌توانیم تصاویر باکیفیتی در نور سفید ثبت کنیم. این یعنی ما یک گام دیگر به هدف خود که به‌کارگیری این لنزها در دستگاه‌های اپتیکال مانند دوربین‌ عکاسی است نزدیک‌تر شدیم.»

با حل چالش متمرکزسازی، حالا محققان در صدد هستند با کاهش قطر این لنزها به یک سانتی‌متر گام جدیدی بردارند و دنیای جدیدی از کاربردها را به روی این لنزها باز کنند.

در خصوص این‌که چه زمان شاهد استفاده از متالنز در دوربین‌ها و گوشی‌های هوشمند خواهیم بود، اطلاعی در دست نیست؛ اما هاروارد می‌گوید مجوز استفاده از این تحقیق را به یک استارتاپ برای توسعه‌ی تجاری آن داده است.