211service.com
Recordbrekende superlens verslaat diffractielimiet
Het moet 10 jaar geleden zijn dat John Pendry van het Imperial College London het idee van superlenzen bedacht. Tot dan toe dachten natuurkundigen dat de resolutie van alle lenzen werd beperkt door een fenomeen dat de diffractielimiet wordt genoemd, wat inhoudt dat je niets kunt zien dat kleiner is dan ongeveer de helft van de golflengte van het verlichtende licht.
Dat klopt als je kijkt naar de zich voortplantende component van lichtgolven. Maar licht registreert ook kleinere subgolflengtedetails in zijn verdwijnende componenten, die zich niet voortplanten. Tenminste, meestal niet. Wat Pendry aantoonde, was dat vluchtige componenten zich kunnen voortplanten in een materiaal met een negatieve brekingsindex, en hij wees erop dat een dunne zilverfilm precies de juiste eigenschappen zou moeten hebben.
Sindsdien is de race begonnen om superlenzen te bouwen. In 2005 creëerde Nicolas Fang van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign er een die details kon vastleggen tot een zesde van een golflengte. Dat was een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de diffractielimiet, maar waarom niet beter?
Het blijkt dat zilverfilms van slechts enkele tientallen nanometers dik uiterst moeilijk te maken zijn. Op deze schaal heeft zilver de neiging om samen te klonteren tot eilanden, zoals water op plastic, waardoor de film nogal onregelmatig wordt. Dit vermindert drastisch het vermogen van verdwijnende golven om zich voort te planten.
Nu hebben Fang en een paar vrienden, waaronder Stan Williams van HP Labs, in Palo Alto, CA, bedacht hoe dunne zilverfilms glad kunnen worden gemaakt. De truc is om het zilver op een laag germanium te laten groeien, waardoor het een gladde dunne film vormt.
Deze nieuwe lens is een enorme verbetering. Met een recordresolutie van een twaalfde van de golflengte van licht, opent het een geheel nieuw gebied van beeldvorming wanneer het wordt uitgebreid naar het verre veld, een prestatie die kan worden bereikt door een gegolfd zilveroppervlak op de superlens te lijmen, zegt de ploeg.
En een grotere resolutie moet nog steeds mogelijk zijn: de theoretische limiet is een twintigste van een golflengte.
Fang en co besluiten met de dramatische voorspelling dat deze superlenzen het mogelijk moeten maken om moleculen in actie in realtime te filmen met zichtbaar licht.
Dat zou een indrukwekkende film moeten zijn.
Referentie: arxiv.org/abs/0906.1213 : Moleculaire schaalbeeldvorming met een gladde superlens