Британские физики научились управлять формой приподнятых над подложкой областей графена, используя внешнее электрическое поле, и показали, что это даёт возможность изготавливать линзы с переменным фокусным расстоянием.
Группа физиков из Манчестерского университета, руководимая лауреатами Нобелевской премии Андреем Геймом и Константином Новосёловым, показала, что графен можно использовать для изготовления линз с переменным фокусным расстоянием.
Оптические элементы такого типа найдут применение в камерах мобильных телефонов, веб-камерах, очках с автоматической фокусировкой. Современные методики создания линз с изменяемым фокусным расстоянием достаточно сложны: разработчикам приходится размещать слой жидких кристаллов или несколько разнородных жидкостей между электродами — слоями прозрачного оксида индия и олова. Графен должен упростить и удешевить технологию производства.
Роль линз в новых экспериментах роль играли сферические «пузырьки», которые наблюдаются при работе с относительно крупными (диаметром более 0,1 мм) листами графена на подложке из диоксида кремния. Вероятнее всего, эти вздутия размером от нескольких десятков нанометров до десятков микрометров образуются по причине того, что в пространстве между графеном и подложкой оказывается захвачен воздух. Пузырьки легко различимы в оптический микроскоп и дают характерную интерференционную картину в виде концентрических колец (колец Ньютона).
Сверху показаны оптические микрофотографии пузырька, сделанные под белым (слева) и монохроматическим освещением. На обоих снимках хорошо различимы кольца Ньютона. Внизу расположены изображение и модель пузырька, полученные с помощью атомно-силового микроскопа. (Иллюстрация из журнала Applied Physics Letters.)
Авторы подготовили несколько графеновых образцов с пузырьками диаметром от 5 до 10 мкм и контактами, выполненными из золота и титана, и, подавая управляющее напряжение, которое варьировалось от –35 до +35 В, фотографировали устройства с использованием узкополосного фильтра на 510 нм. Как оказалось, положение интерференционных максимумов и минимумов колец Ньютона зависит от напряжения, причём отрицательные значения последнего позволяют уменьшать радиус колец. Реконструировав форму вздутий по результатам измерений, учёные подсчитали, что радиус кривизны одного из пузырьков уменьшается с 31,3 мкм при 0 В до 26,7 мкм при –35 В.
Чтобы использовать графен в оптике, необходимо заполнить пузырьки жидкостью с высоким показателем преломления или накрыть их плоским слоем такой же жидкости. Если эту систему рассматривать как тонкую линзу, фокусное расстояние f можно представить в виде f ~ R/(n2 – n1), где R — радиус кривизны пузырька, а n1 и n2 — показатели преломления среды внутри и вне пузырька. Следовательно, в опыте было продемонстрировано изменение фокусного расстояния Δf/f, примерно равное 15%.
Полная версия отчета опубликована в журнале Applied Physics Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.
Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.
Просмотров 
Другие новости по теме:
 Изучен нестандартный фотоэлектрический отклик графена |  Физики нашли способ обойти законы оптики с помощью нанотехнологий |  Ученые случайно получили самое тонкое в мире стекло |  Физики создали графеновый суперконденсатор, использовав DVD-дисковод |  Как получить 0,18 микроватт из одной миллиметровой капли | Одиночный атом удалось превратить в зеркало |
