Российские ученые изобрели «умную» жидкую линзу
Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработали уникальную варифокальную жидкую линзу на основе термокапиллярного эффекта. Новая линза обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими аналогами: она может работать как в режиме собирающей линзы, так и в режиме рассеивающей линзы.
Кроме того, линза обладает способностью менять фокусное расстояние. В отличие от твердотельных аналогов жидкие линзы могут фокусироваться неограниченное количество раз, делая это без износа и очень быстро (за счет свойств текучести жидкости). Таким образом, по их мнению, изобретение позволит минимизировать большинство сложных оптических систем.
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».
Ученые синтезировали раствор, который при облучении лучом света собирается в каплю и работает как плоско-выпуклая линза. 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. По мнению ученых, новое исследование является частью комплексного изучения возможности создания адаптивных жидкостных оптических элементов на основе эффектов Марангони.
ОКБ «АСТРОН» использует иные жидкие элементы. На предприятии создан гиперспектральный объектив с применением оптических жидких сред. Для решения задачи использовались жидкостные оптические материалы. Объектив реализован в виде двух групп, из трех линз каждая. Первая и третья линза в каждой группе работают оболочкой, формирующей линзу из оптической жидкости в промежутке между ними.
Жидкость 1 в первой группе линз имеет дисперсию, меньшую чем у флюорита и любого оптического стекла (vd≈124), при показателе преломления nd≈1,3. Жидкость 2 во второй группе идентична по показателю преломления плавленному кварцу при несколько большей дисперсии (vd≈58), стекла в каждой группе представлены особым кроном и флинтом. Найденные комбинации материалов обеспечивают полное исправление хроматизма.
