Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Klassieke lenzen en filters kunnen licht efficiënt manipuleren, maar zijn onwenselijk groot en zwaar. Oppervlaktecoatings bestaande uit nanodeeltjes, zogenoemde metaoppervlakken, bieden een alternatief: ze zijn flinterdun en kunnen conventionele lenzen door compacte tegenhangers vervangen. Dit is echter nog niet genoeg: nieuwe toepassingen vereisen optische elementen waarvan de functionaliteit tijdens het gebruik aangepast kan worden. Als antwoord hierop hebben we nu een atomair dunne lens met een aan-uitschakelaar weten te maken.

Auteurs: Jorik van de Groep en Marcel Vonk.

Het beïnvloeden en meten van de eigenschappen van licht wordt van oudsher gedaan met optische elementen zoals spiegels, lenzen en prisma’s. Hoewel dergelijke elementen efficiënt zijn, zijn ze ook relatief groot en zwaar en dus vaak moeilijk te implementeren in toepassingen waarbij gewicht en afmeting een belangrijke rol spelen. Denk hierbij aan toepassingen in optische communicatie, mobiele telefoons en camera’s. Nanotechnologie biedt hiervoor een oplossing: door structuren vorm te geven op een schaal kleiner dan de golflengte van licht, kan licht in plaats van met optische elementen ook gestuurd worden door middel van zogeheten resonante verstrooiing. Door nanodeeltjes van de juiste vorm op een slimme manier te combineren in een complex patroon kan bijvoorbeeld een oppervlaktecoating die slechts 100 nm dik is licht focusseren op dezelfde manier als een centimeter dikke lens. Uit dit inzicht is een volledig nieuw vakgebied ontstaan waarbinnen allerlei klassieke optische elementen vervangen worden door ultradunne nanocoatings met dezelfde functionaliteit: flat optics. Zo bestaan er vandaag de dag lenzen, kleuren- en polarisatiefilters en zelfs kleurhologrammen, gemaakt uit slim ontworpen oppervlaktecoatings van metallische of diëlektrische nanodeeltjes: metaoppervlakken (metasurfaces).

Lees het volledige artikel in het februarinummer of bekijk hier de pdf.