Исследователи из Лондонского университета королевы Марии сделали важный шаг на пути к тому, чтобы адаптивные линзы стали меньше, легче и практичнее. Они разработали прозрачный материал на основе графена, который позволяет мягким линзам менять фокус с помощью электроники без использования громоздких подвижных частей. Эта работа устранила ключевые конструктивные ограничения, присущие линзам с электростатическим приводом, и открыла возможности для создания компактных устройств медицинской визуализации, камер с автофокусом и носимых дисплеев.
Опубликованное в журнале Advanced Functional Materials исследование демонстрирует, как ультратонкие прозрачные электроды из восстановленного оксида графена могут быть интегрированы в мягкую линзу с электрическим приводом. В результате получается компактное устройство, способное изменять фокусное расстояние простым воздействием слабого электрического поля.
В отличие от жестких линз, используемых в обычных камерах, микроскопах и оптических приборах, прототип ведет себя скорее как живой глаз. При подаче электричества мягкая мембрана слегка растягивает линзу, слегка изменяя ее форму и фокусируя объекты на разных расстояниях. Это отличает их от обычных адаптивных линз с электростатическим приводом, в которых электроды расположены по краю линзы, поскольку материалы блокируют свет. Традиционным мягким линзам с электрическим приводом также требуются гибкие электроды для перемещения линзы, но эти электроды часто непрозрачны, что делает их непригодными для оптических применений.
Создав прозрачные электроды из восстановленного оксида графена, исследовательская группа смогла интегрировать их непосредственно в расширяющийся привод под самой линзой. Такая архитектура значительно уменьшает размер и сложность устройства, позволяя при этом менять фокус электронным способом.
Тщательно контролируя количество графена, нанесенного на мягкую мембрану, исследователи нашли баланс между электрическими характеристиками и оптической прозрачностью, необходимый для создания работающей адаптивной линзы. Их прототип успешно фокусировался на разных расстояниях, сохраняя при этом компактность.
Несмотря на то, что для повышения прозрачности графеновых электродов и оптимизации их характеристик необходимы дальнейшие исследования, полученные результаты показывают, что мягкие линзы с электрической настройкой можно создавать с помощью простых производственных технологий и недорогих материалов.