Wetenschappers hebben 's werelds dunste lens gemaakt, een tweeduizendste van de dikte van een mensenhaar, het openen van de deur naar flexibele computerschermen en een revolutie in miniatuurcamera's.

Hoofdonderzoeker dr. Yuerui (Larry) Lu van de Australian National University (ANU) zei dat de ontdekking afhangt van het opmerkelijke potentieel van het molybdeendisulfidekristal.

"Dit type materiaal is de perfecte kandidaat voor toekomstige flexibele displays, " zei dokter Lu, leider van het Nano-Electro-Mechanical System (NEMS) Laboratory in de ANU Research School of Engineering.

"We zullen ook reeksen microlenzen kunnen gebruiken om de samengestelde ogen van insecten na te bootsen."

De 6,3-nanometer lens overtreft eerdere ultradunne platte lenzen, gemaakt van 50 nanometer dikke gouden nanobar-arrays, bekend als een metamateriaal.

"Molybdeendisulfide is een verbazingwekkend kristal, " zei Dr Lu

"Het overleeft bij hoge temperaturen, is een smeermiddel, een goede halfgeleider en kan ook fotonen uitzenden.

"Het vermogen om de lichtstroom op atomaire schaal te manipuleren opent een opwindende weg naar ongekende miniaturisatie van optische componenten en de integratie van geavanceerde optische functionaliteiten."

Molybdeendisulfide behoort tot een klasse van materialen die bekend staat als chalcogenideglazen en die flexibele elektronische eigenschappen hebben waardoor ze populair zijn geworden voor hoogtechnologische componenten.

Het team van Dr. Lu maakte hun lens uit een kristal van 6,3 nanometer dik - 9 atoomlagen - die ze met plakband van een groter stuk molybdeendisulfide hadden afgepeld.

Vervolgens creëerden ze een lens met een straal van 10 micron, een gefocusseerde ionenstraal gebruiken om de lagen atoom voor atoom af te scheren, totdat ze de koepelvorm van de lens hadden.

Het team ontdekte dat enkele lagen molybdeendisulfide, 0,7 nanometer dik, opmerkelijke optische eigenschappen had, voor een lichtstraal 50 keer dikker lijkt, op 38 nanometer. Dit pand, bekend als optische padlengte, bepaalt de fase van het licht en regelt interferentie en diffractie van licht terwijl het zich voortplant.

"In het begin konden we ons niet voorstellen waarom molybdeendisulfide zulke verrassende eigenschappen had, ’ zei dokter Lu.

Medewerker assistent-professor Zongfu Yu aan de Universiteit van Wisconsin, Madison, ontwikkelde een simulatie en toonde aan dat licht vele malen heen en weer kaatste in de kristallagen met hoge brekingsindex voordat het erdoorheen ging.

Brekingsindex van molybdeendisulfidekristal, de eigenschap die de sterkte van het effect van een materiaal op licht kwantificeert, heeft een hoge waarde van 5,5. Ter vergelijking, diamant, waarvan de hoge brekingsindex de schittering veroorzaakt, is slechts 2,4, en de brekingsindex van water is 1,3.

Deze studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Licht:wetenschap en toepassingen .