Metalens – Bước đột phá mới của ống kính máy ảnh

Được giới thiệu từ tháng 2/2017, Metalens là sản phẩm mang tầm công nghệ nano nhằm thay thế ống kính quang học trong nhiều lĩnh vực như y tế, nghiên cứu khoa học và nhiếp ảnh hiện nay. Đây là dạng ống kính phẳng có thể tập trung ánh sáng bằng việc sử dụng những cột kích thước nano trên bề mặt.

Điểm đặc biệt và sáng giá đầu tiên của Metalens là chúng mỏng hơn tới 100.000 lần thủy tinh. Nhưng từ khi công bố, chúng mới chỉ có thể làm việc với một số dải tần màu sắc nhất định. Điều này có thể có ích với một số ngành nghiên cứu. Nhưng với nhiếp ảnh, điều này có nghĩa phải mất một thời gian dài nữa để chúng có thể thay thế hoàn toàn những ống kính máy ảnh có thấu kính bằng thủy tinh hiện tại.

Tuy nhiên mọi việc có thể thay đổi khi đội nghiên cứu tại trường Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) thuộc đại học Harvard thông báo đã chế tạo thành công Metalens đầu tiên có thể tập trung toàn bộ quang phổ của những loại ánh sáng nhìn thấy được, bao gồm cả ánh sáng trắng, tại một điểm ở độ phân giải cao.

Metalens hoạt động với các cột nano

Công trình nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Nanotechnology. Một Metalens sẽ dùng một dãy các titanium dioxide nanofin để tập trung một cách ổn định các bước sóng của ánh sáng nhằm triệt tiêu các hiện tượng quang sai. Nói một cách khác, những ống kính truyền thống cần dùng nhiều các thấu kính cong với độ mỏng khác nhau để tập trung được toàn bộ quang phổ của ánh sáng thấy được tại một điểm thì Metalens cũng làm được điều tương tự với kích thước nhỏ hơn nhiều nhờ cấu trúc nano.

Chi tiết việc làm sao để đạt được thành quả trên được mô tả trong nghiên cứu khá phức tạp. Tuy nhiên kết quả thì dễ hiểu và ấn tượng hơn rất nhiều. Một chiếc ống kính phẳng không màu sẽ mang lại ba lợi ích to lớn so với những ống kính quang học truyền thống. Theo lời Federico Capasso, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Metalens mỏng, dễ dàng chế tạo với giá thành hợp lý. Bước đột phá này sẽ mở rộng lợi thế của sản phẩm này khi bao gồm được toàn bộ các dải ánh sáng nhìn thấy được. Đây là bước tiến lớn tiếp theo”.

Công việc tiếp theo của đội nghiên cứu tại SEAS là làm cho Metalens to hơn với đường kính đạt 1 cm. Hiện tại đại học Harvard đã cấp bản quyền công nghệ này cho một startup công nghệ để phát triển sản phẩm ở dạng thương mại. Như vậy trong tương lai gần, chúng ta sẽ sớm thấy sản phẩm công nghệ được trang bị Metalens. Bạn có thể nghĩ tới viễn cảnh những chiếc smartphone, hay thậm chí là smartwatch sẽ được trang bị những cụm camera có chất lượng thấu kính tuyệt vời nhờ vào Metalens. Hay ước mơ nhỏ gọn của giới nhiếp ảnh gia chuyên nghiệp sẽ sớm thành hiện thực khi các ống kính cao cấp sẽ có thể thu nhỏ chỉ bằng những ống kính pancake hiện tại.