Wynalazek naukowców z Ateneo de Manila University jest tak prosty, że trudno uwierzyć w jego potencjał: wystarczy zwykła szklana płytka, kropla wody i odrobina sprytnie zmodyfikowanego plastiku. Naukowcy pokryli szkło polichlorkiem winylu (PVC) wykorzystując proces elektroprzędzenia – technikę, w której materiał polimerowy jest rozciągany w silnym polu elektrycznym i nanoszony jako ultracienkie mikrowłókna.
Czytaj też: Oto najcieńsza soczewka na świecie. Nie uwierzysz, jaką ma grubość
Efekt? Powierzchnia staje się hydrofobowa – odpycha wodę – dzięki czemu krople zachowują idealnie półkulisty, kopułowy kształt. To właśnie ten kształt umożliwia ich działanie jako soczewek. Gdy przez taką kroplę przepuszczono wiązkę lasera, naukowcy mogli obserwować jak światło skupia się w zależności od objętości wody. Im mniejsza kropla, tym krótsza ogniskowa – i tym silniejsze powiększenie.
Soczewka z kropli wody to nie ściema – niesamowity wynalazek z Filipin
Jedną z największych zalet tej technologii jest to, że zmiana ogniskowej nie wiąże się z poważnymi stratami jakości obrazu. W przeciwieństwie do wielu innych rozwiązań, regulacja odbywa się nie mechanicznie, lecz poprzez prostą zmianę objętości cieczy – bez konieczności stosowania złożonych układów optomechanicznych.
Czytaj też: Soczewki kontaktowe, jakich jeszcze nie było. Wykryją jaskrę i uratują nasz wzrok
Światło przechodzące przez krople różnych rozmiarów utrzymywało czysty i niezakłócony profil wiązki, co dowodzi, że właściwości soczewki można dynamicznie regulować bez utraty jakości obrazu. Dzięki temu soczewki tego typu nadają się nie tylko do powiększania, ale również do precyzyjnego korygowania wiązek światła, co czyni je wyjątkowo użytecznym narzędziem w eksperymentach fizycznych, optyce laserowej i fotonice.
Nowatorska soczewka z kropli wody opisana w czasopiśmie Results in Optics nie potrzebuje drogiego laboratorium. Dlatego jednym z pierwszych proponowanych zastosowań jest edukacja – szczególnie w szkołach, które nie dysponują profesjonalnym sprzętem do nauki optyki. Taka soczewka mogłaby w prosty sposób wyjaśniać prawa refrakcji, skupiania i ogniskowej.
W obszarach ubogich w infrastrukturę medyczną, regulowana soczewka wodna może posłużyć do podstawowej diagnostyki – jako element przenośnego mikroskopu lub prostego narzędzia badawczego. Jej niska cena i łatwość wykonania otwierają też drogę do tanich systemów optycznych dla mobilnych laboratoriów działających w trudnych warunkach. Ale to dopiero początek.
Chociaż koncepcja płynnych soczewek nie jest nowa – znana jest np. z technologii aparatów opartych na cieczy (np. Liquid Lens w smartfonach) – podejście filipińskich naukowców wyróżnia się niezwykłą prostotą. Dotychczasowe rozwiązania często wymagały skomplikowanych membran, cieczy elektroaktywnych albo soczewek ciekłokrystalicznych. W przeciwieństwie do nich, tutaj cała regulacja odbywa się za pomocą igły lub pipety. Taka “analogowa” prostota może paradoksalnie okazać się przewagą – szczególnie w zastosowaniach, gdzie liczy się odporność, niskie koszty i możliwość szybkiej adaptacji.
Zbliżone badania prowadzone są na całym świecie. W ostatnich miesiącach zespół z University of Birmingham ogłosił stworzenie soczewek, które selektywnie blokują światło o określonej długości fali – z potencjalnym zastosowaniem w leczeniu padaczki fotogennej. Inne zespoły pracują nad soczewkami zmieniającymi kształt za pomocą pola magnetycznego, napięcia lub temperatury.