Siêu thấu kính nano

Kích thước của mỗi một thấu kính có độ dài như của bước sóng ánh sáng mà nó tương tác. Và đây là lần đầu tiên các tính chất của thấu kính cầu nhỏ cỡ vậy được thử nghiệm. Nhóm nghiên cứu cho biết, không có một thấu kính cỡ nano lý tưởng nào có trước đây.

sieu-thau-kinh-nano

 

Các nhà nghiên cứu vừa chế tạo ra thấu kính cỡ nano có độ phân giải siêu cao bằng cách sử dụng phương pháp tự ghép mới. Cho tới nay, họ chứng minh rằng những thấu kính cực nhỏ này có thể được sử dụng cho phương pháp in litô tử ngoại, để chụp hình các vật thể cực nhỏ đối với các thấu kính thông thường và đối với việc chụp từng photon từ một cấu trúc cỡ nano phát sáng được gọi là chấm lượng tử.

Giới hạn của độ phân giải ở cả kính hiển vi ánh sáng và các dụng cụ litô quang được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn là hệ quả của các tính chất cơ bản của ánh sáng. Do độ phân tán ánh sáng, hay nhiễu xạ, thậm chí cả những thấu kính hoàn hảo nhất cũng không thể phân biệt được hai vật thể gần nhau quá một nửa bước sóng được sử dụng để chụp hình chúng.

Các thấu kính mới, được các nhà nghiên cứu ở trường đại học khoa học và công nghệ Pohang, Hàn Quốc phát triển, đã vượt qua giới hạn nhiễu xạ này nhờ kích thước của chúng. Những thấu kính này phẳng ở một mặt và có hình cầu ở mặt kia và có phạm vi đường kính từ 50 nm tới 3 micromet.

Kích thước của mỗi một thấu kính có độ dài như của bước sóng ánh sáng mà nó tương tác. Và đây là lần đầu tiên các tính chất của thấu kính cầu nhỏ cỡ vậy được thử nghiệm. Nhóm nghiên cứu cho biết, không có một thấu kính cỡ nano lý tưởng nào có trước đây.

Nhóm nghiên cứu đã chế tạo thấu kính hình cầu nhỏ bé này bằng cách bay hơi một dung dịch chứa các phân tử hữu cơ hình chén. Đầu tiên, các phân tử này, dựa trên các vòng cácbon, được hòa tan trong một dung môi hữu cơ, sau đó được đổ thêm nước và dung dịch được bay hơi dần. Trong quá trình bay hơi, các phân tử hữu cơ hình thành nên các ống nano tinh thể để tạo ra các thấu kính. Bằng cách thay đổi nhiệt độ và tỷ lệ bay hơi, nhóm nghiên cứu cho biết có thể điều khiển được kích cỡ cuối cùng của thấu kính. Một khi thấu kính đã được hình thành, chúng rất ổn định.

Để thử nghiệm các tính chất của thấu kính, nhóm nghiên cứu đã điều khiển chúng bằng cách sử dụng đầu mũi của một chiếc kính hiển vi lực nguyên tử, đặt chúng vào các bề mặt khác nhau để chụp hình hoặc in litô. Để chứng minh việc chụp hình vượt ra ngoài giới hạn nhiễu xạ, thấu kính được sử dụng kết hợp với một chiếc kính hiển vi quang học để phân giải chi tiết của một con chip được trang trí bằng các viền kim loại cách nhau 220nm. Không có thấu kính, chiếc kính hiển vi, với độ phân giải giới hạn ở 320nm, không thể phân giải được các viền này.