Miljondiku meetri paksune grafeenist optiline lääts purustas eraldusvõime-rekordi
Austraalias Melbourne’is tegutseva Swinburne’i tehnikaülikooli töörühm on klaasile aseainet otsides töötanud välja ühe meetrimiljondiku paksuse grafeenist mikroläätse, mis võimaldab teha teravamaid ülesvõtteid üheainsa bakteri mõõtu objektidest ja tulevikus luua senisest paremaid mobiiltelefone, nanosatelliite ja raale.
Üks peamiseid komistuskive optilise mikroskoopia arendamise vallas on lääts, täpsemini läätse nn difraktsioonipiir (ingl diffraction limit)— konkreetset tüüpi läätse eraldusteravuse teoreetiline piir. Difraktsioonipiirist on püütud jagu saada mitmesuguste võtetega interferomeetriast holograafiani, laseritest elektroonikani, ja ehkki teatud edu on ses vallas ka saavutatud, on lahendused reeglina osutunud kulukateks ja äärmuslikult keerukateks.
Ühe võimalusena on uuritud ka selliste üliõhukeste tasapinnaliste läätsede kasutamist, millesse on söövitatud kontsentrilised ringid ja mis toimivad tillukeste nn Fresneli läätsedena. Swinburne’i ülikooli töörühma osutusel on ka seda lähenemist saatnud mõningane edu, aga ainult kullast ja muudest masstootmise seisukohalt liiga kallistest materjalidest valmistatud läätsedega.
Läbimurre saabus, kui Swinburne’i ülikooli mikrofotoonika keskuses doktorantuuris õppinud Xiaorui Zheng kasutas läätse valmistamiseks grafeenoksiidi. Too materjal võimaldas töörühmal valmistada tavalisest paberilehest 300 korda õhemaid, ainult ühe mikrogrammi kaaluvaid üliõhukesi läätsi. Läätsed valmistati sisuliselt printides — kõigepealt moodustati grafeenoksiidi-lahuse pihustamisega üliõhuke ainekiht, millest vormiti laserkiire abil väikesed ringid.
Töörühma kinnitusel on uut tüüpi lääts painduv, suudab eraldada kuni 200 nanomeetri pikkuseid objekte ja võimaldab heita pilku isegi infrapunasesse spektriosasse. See on võimalik tänu difraktsioonipiiri ületamisele, mille üheks tulemuseks on vähem kui poole valguse lainepikkuseni küündiv fookus.
Töörühm loodab, et uus tehnika leiab edasiarendamisel rakendust mitmes mikroskoopia-välises valdkonnas, võimaldades näiteks luua kergemaid ja õhemaid soojuskuvamissuutlikkusega mobiiltelefone, väiksemaid kirurgilisi endoskoope, tavaläätsedest väiksemaid läätsi nanosatelliitidele (millega hoitaks kokku sadu gramme tehiskaaslaste stardikaalu) ning footonkiipide tõhususe tõstmiseks superraalides ja ülikiire lairiba-side rakendustes.
