Un articolo pubblicato sulla rivista “Nano Letters” riporta la dimostrazione delle possibilità di un telescopio dotato di una metalente. Un team di ricercatori ha prodotto una metalente da 80 millimetri, una struttura che schemi superficiali simili ad antenne che concentrano la luce per ingrandire oggetti distanti. Rispetto alle lenti classiche, hanno il grande vantaggio di essere estremamente sottili.
Finora, le metalenti erano limitate a dimensioni molto ridotte dovute a problemi di produzione ma questo studio ha sviluppato una tecnica per produrre metalenti da 80 millimetri utilizzabili in telescopi. Si tratta di una tecnica di fotolitografia ultravioletta profonda (in inglese deep ultraviolet (DUV) photolithography) del tipo usato per produrre microprocessori adattata per produrre metalenti.
L’idea di produrre metamateriali, cioè materiali artificiali con caratteristiche non presenti in natura, è vecchia. Anche l’idea di sviluppare tecniche per produrre quelle che in origine erano state chiamate superlenti per superare i limiti delle lenti convenzionali risale a molto tempo fa. Negli ultimi decenni sono state sviluppate diverse tecnologie per costruire superlenti o metalenti per microscopi e telescopi. In questo caso, si tratta di un metodo di produzione derivato da quello usato per produrre microprocessori.
Xingjie Ni, professore associato di ingegneria elettrica e informatica alla Penn State University negli USA, ha spiegato che le metalenti utilizzano nano-strutture invece delle curvature per instradare la luce. Ciò significa che le metalenti sono piatte e sottilissime laddove le lenti tradizionali hanno il difetto di dover essere spesse. Le lenti dei telescopi possono diventare grosse e pesanti, un problema che verrebbe risolto se potessero essere sostituite da metalenti. Nuove tecnologie possono offrire grandi promesse ma può essere necessario superare alcuni ostacoli seri per renderle utilizzabili nella pratica. È ciò che è successo con le metalenti da utilizzare nei telescopi.
Le tecniche fotolitografiche utilizzate per creare metalenti sono adattamenti di quelle già usate per produrre microprocessori partendo da quello che viene chiamato in gergo wafer. Finora, ciò permetteva di produrre metalenti molto piccole, insufficienti per usi pratici. Gli autori di questo studio sono riusciti a estendere questo tipo di metodo produttivo, nel senso che un wafer è stato diviso in quattro quadranti per poi procedere alla creazione delle nanostrutture sul primo quadrante, ruotare il wafer di 90 gradi, creare le nanostrutture sul secondo quadrante e così via.
Secondo i ricercatori, si tratta di un adattamento della tecnica fotolitografica DUV che contiene i costi e può essere applicato facilmente a livello industriale. Ciò è fondamentale dato che molte tecnologie avveniristiche vengono prodotte in laboratorio ma rimangono lì perché la produzione industriale sarebbe troppo costosa o troppo lenta o entrambe.
Nel caso delle metalenti, un prototipo da 80 millimetri è stato prodotto e testato per osservare oggetti lontani ottenendo immagini come quella della Luna. Il risultato è ancora imperfetto perché la lente soffre di alcune aberrazioni con una conseguente distorsione dell’immagine. I ricercatori stanno lavorando per perfezionare il progetto e se avranno successo potrebbero portare notevoli progressi nei sistemi ottici. L’astronomia è un campo in cui i potenziali benefici sono notevoli ma piccole metalenti molto sottili costituirebbero una soluzione ideale per smartphone e altri dispositivi portatili.
