Российские ученые изобрели "умную" линзу
Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработали уникальную варифокальную жидкую линзу на основе термокапиллярного эффекта. Как утверждает доцент кафедры радиофизики ТюмГУ Наталья Иванова, новая линза обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами: она может работать как в режиме собирающей линзы, так и в режиме рассеивающей (тороидальной) линзы. Кроме того, по ее словам, линза обладает способностью менять фокусное расстояние, приспосабливаясь к изменению внешних условий.
Ученые ТюмГУ также пояснили, что в отличие от твердотельных аналогов жидкие линзы могут фокусироваться неограниченное количество, делая это без износа и очень быстро (за счет свойств текучести жидкости). Таким образом, по их мнению, изобретение позволит минимизировать большинство сложных оптических систем.
Эксперты полагают, что новая разработка может найти применение в самых разных областях промышленности и медицины, а также в биохимическом и биометрическом анализе. К потенциальным продуктам, использующим жидкую варифокальную линзу на основе термокапиллярного эффекта, относятся устройства машинного зрения, "лаборатории-на-чипе", "микросистемы общего анализа".
Идея применения жидкостей для построения оптических элементов с управляемыми характеристиками принадлежит Исааку Ньютону: он предложил использовать в качестве параболического зеркала поверхность ртути во вращающемся сосуде.
В 2016 году ученые ТюмГУ Наталья Иванова и Александр Малюк синтезировали раствор, который при облучении лучом света собирается в каплю и работает как плоско-выпуклая линза. В 2017 году была изменена концентрация растворов и определен диапазон устойчивой работы жидкой линзы при изменении оптической ориентации в гравитационном поле. Также был разработан способ бесконтактного захвата и перемещения микро- и наночастиц, который является более доступным, чем дорогостоящая технология лазерного пинцета.
"В основе работы линзы лежит термокапиллярная конвекция Марангони. Градиент температуры на поверхности капли жидкости создается лазерным излучением. В качестве рабочих жидкостей используются этиленгликоль или бензиловый спирт", – уточнила Наталья Иванова. По мнению ученых, новое исследование является частью комплексного изучения возможности создания адаптивных жидкостных оптических элементов на основе эффектов Марангони.