Фізики теоретично розрахували і на практиці продемонстрували здатність наноструктурованих поверхонь - металінз - фокусувати світло не в точку, а у фігури складної форми. Для демонстрації автори показали металінзи з фокусами у вигляді букв U і M. Серед потенційних застосувань таких пристроїв може бути виробництво мікроелектроніки, де світло використовується для створення необхідних малюнків на поверхні напівпровідника в процесі фотолітографії, пишуть вчені в препринті на arXiv.org.
Завданням звичайних збираючих лінз в оптиці є зміна траєкторій променів світла, яке призводить до концентрації його енергії. Ідеальна геометрична лінза фокусує падаючу плоску хвилю в одну точку. У реальності існує маса відхилень, пов'язаних з неідеальністю приладів, залежністю коефіцієнта заломлення від довжини хвилі, хвильовою природою світла та іншими.
В останні роки активно розвиває область метаматеріалів - структурованих на невеликому масштабі тіл, в яких будова сильно впливає на взаємодію з обуреннями. Зокрема, за допомогою подібних речовин вчені намагаються втілити в реальність аналог шапки-невидимки, тобто пристрої, який змінює хід променів, змушуючи їх огинати розташовану всередині область.
З метаматеріалів можна зробити металінзу, яка буде фокусувати світло подібно звичайною. Разом з цим, її можна наділити додатковими властивостями, такими як різне заломлення залежно від поляризації, подолання стандартної для звичайної оптики дифракційної межі та інші. При цьому такий виріб є плоским, компактним і важить набагато менше традиційного аналога.
У роботі під керівництвом Мао Е (Mao Ye) з Мічиганського університету пропонується абсолютно нове застосування металінзам, яке йде врозріз з логікою розвитку оптики - замість спроб сконцентрувати пучок світла в якомога меншу область, автори пропонують робити прилади з фокусами довільної форми.
Ідея нової металінзи полягає в комбінації безлічі мотивів, кожен з яких фокусує світло в певну невелику область. Параметри підбираються таким чином, щоб сусідні фокальні плями перекривалися, в результаті чого можна сформувати фокус наскільки завгодно складної форми. Як демонстрацію автори створили відносно прості фокуси у вигляді букв M і U.
У традиційному сенсі як прилад для побудови зображення така лінза марна, але дослідники і не переслідували такої мети. Вони вважають, що їх розробка може стати в нагоді там, де необхідно формувати промінь певної форми. Зокрема, такі завдання виникають при лазерній різанні та випалюванні, селективній кристалізації та інших виробничих процесах.
Однак головною областю застосування фізики вважають виробництво напівпровідникових приладів відразу з кількох причин. По-перше, для цього необхідно проводити процес фотолітографії, який забезпечує виборче травлення потрібного малюнка по поверхні кремнієвої пластини. Сьогодні використовують захисний шар - фотомаску (фотошаблон), яка перешкоджає опроміненню частин, що закриваються нею. Використання вигнутих фокусів дозволить як зменшити використання фотомасок, так і прискорити процес фотолітографії. Другою важливою перевагою є повна сумісність у виробництві таких лінз з напівпровідниковими мікросхемами КМОП.
Раніше вчені змогли розділити фотони на «лівих» і «правих» за допомогою металінзи, домоглися за їх участю контролю над напрямком випромінювання і сфокусували світло в усьому видимому діапазоні. Водночас металінзи за деякими параметрами лише зараз починають наздоганяти традиційну оптику.