Инженеры из Гарвардского и Грацского технологического университетов разработали метаповерхность для микроскопов с чрезвычайно высоким пространственным и временным разрешением. Устройство использует для наблюдения за атомами и молекулами экстремальное ультрафиолетовое излучение.
Метаоптика представляет собой кремниевую пленку толщиной примерно 200 нм, в которой вытравлены крошечные отверстия. Вся линза состоит из сотен миллионов дырок диаметром от 20 до 80 нм, при этом в каждом микрометре материала сделано около 10 таких отверстий. Для сравнения, толщина волоса человека составляет от 60 до 100 мкм, а диаметр маленького вируса — около 15 нм.
Экстремальное ультрафиолетовое излучение отличается высокой частотой и крайне малой длиной волны. Это теоретически позволяет наблюдать в реальном времени в рекордном пространственном разрешении чрезвычайно малые объекты и быстрые процессы. Проблема состоит в том, что большинство оптических конструкций непрозрачны для такого излучения.
В метаповерхности в качестве линзы выступают отверстия. Их диаметры отличаются и уменьшаются от центра мембраны наружу. В зависимости от размера отверстия падающее туда световое излучение искажается под разными углами и в результате фокусируется в точку. Только точное расположение крошечных отверстий позволяет добиться этого эффекта.
Исследователи протестировали свойства метаповерхности в экспериментальной установке в Граце. Лазер фокусировался на струю инертного газа и генерировал экстремальное ультрафиолетовое излучение в виде очень коротких импульсов. Результаты исследования подтвердили возможность использования линзы для наблюдения за процессами, длящимися несколько аттосекунд (10−18 с). В настоящее время физики работают над созданием микроскопа, который будет использовать такую оптику.
