Phát triển cấu trúc quang học siêu mỏng có chất lượng cao hơn ống kính chuyên dụng

"Những chiếc thấu kính truyền thống trong ống kính máy ảnh có thể được thu nhỏ thành con chip cực mỏng nhưng vẫn đảm bảo tính chất quang học tuyệt vời". Đó chính là những gì mà các nghiên cứu tại Đại học Harvard tuyên bố sau khi phát triển thành công phương pháp truyền ánh sáng qua lớp màng Titan oxit (TiO) nano siêu mỏng treo lơ lửng trên một tấm thạch anh phẳng, hứa hẹn sẽ tạo nên một cuộc cách mạng không chỉ trong lĩnh vực nhiếp ảnh mà còn nhiều công cụ quang học khác trong tương lai.

Toàn bộ cấu trúc phẳng nói trên chỉ mỏng có 2mm và theo nhóm nghiên cứu Harvard dẫn đầu bởi giáo sư Capasso, đây là kích thước nhỏ nhất mà họ có thể tạo ra với các trang thiết bị sẵn có, nhưng phương pháp này rồi sẽ tạo nên một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực quang học, cho phép in những cấu trúc thấu kính giống như một con chip. Và không cần phải nói, thành công đó không chỉ cho phép tạo nên những bộ camera siêu mỏng dành cho các thiết bị di động mà còn giúp tăng cường độ chính xác cho các thiết bị khoa học.

Toàn bộ cấu trúc phẳng nói trên chỉ mỏng có 2mm.

Chúng ta trước giờ đã nghe nói quá nhiều tới cách hoạt động của camera, rằng trước khi đi tới cảm biến máy ánh, ánh sáng phải đi qua hệ thống thấu kính và nhìn chung, từ thế kỷ 19 đến giờ thì các thấu kính đúc truyền thống vẫn là cách duy nhất đề làm chuyện này. Do đó, biết đâu phát hiện đột phá lần này của Đại học Harvard có thể tạo nên cuộc cách mạng trong ngành nhiếp ảnh tương lai. Một cách ngắn gọn về hệ thống mới, các tia sáng sẽ đi vào một cấu trúng giống như hàng triệu sợi tóc, sau đó sẽ tự tập trung sau khi đi qua bề mặt thạch anh và vấn đề còn lại là dùng một thuật toán nhằm phân phối đường đi của ánh sáng một cách tối ưu giống như ống kính truyền thống.

Thực ra, nhóm cho biết rằng cấu trúc này không chỉ tránh những biến dạng và quang sai vốn thường xuất hiện trên thấu kính truyền thống, mà còn có thể đảm bảo cho "chất lượng hình ảnh tốt hơn cả những thấu kính chụp ảnh nghệ thuật được đánh giá cao xưa giờ". Trong thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã tiến hành đo đạc và xác định rằng điểm hội tụ nét hơn 30 lần so với các thấu kính tương đương có chất lượng cao nhất hiện nay. Và thú vị hơn, trong báo cáo của nghiên cứu còn tiết lộ rằng "cấu trúc phẳng còn có thể biến chiếc máy ảnh trên điện thoại hoặc kính sát tròng thành một chiếc kính hiển vi".

Trong khi trước giờ vấn đề chi phí sản xuất là rào cản lớn nhất ngăn chặn các công nghệ kiểu này được thương mại hóa thì cách làm lần này có vẻ hứa hẹn hơn rất nhiều. Nguyên nhân là do lớp Titan Oxit đề cập ở trên chỉ đơn giản chỉ là một lớp phủ màu bạc và do tính chất siêu mỏng của nó nên chúng ta hoàn toàn có thể sản xuất được hàng loạt bằng cách máy đúc trong nhà máy với bất cứ kích thước nào theo nhu cầu. Nếu thành công, kỹ thuật này sẽ là một cuộc cách mạng đối với ngành công nghiệp máy ảnh, đồng thời hỗ trợ cho sự phát triển của công nghệ thực tế ảo vốn có mối quan hệ khá mật thiết đối với kính.