Графен можно использовать для создания линз

Физикам из Манчестерского университета удалось доказать, что графен может быть использован для производства линз с переменным фокусным расстоянием. Исследованием руководили нобелевские лауреаты Андрей Гейм и Константин Новосёлов.

Сфера применения оптических элементов подобного типа достаточно широка – это камеры мобильных телефонов, веб-камеры, очки с автоматической фокусировкой. Используемые сейчас технологии создания линз с переменным фокусным расстоянием отличаются определенной сложностью: для этого необходимо размещать слой жидких кристаллов или даже несколько разных жидкостей между электродами, которые представляют собой слои прозрачного оксида индия и олова.

Упростить и удешевить эту схему может графен. В проведенных экспериментах роль линз выполняли сферические «пузырьки», которые наблюдаются при работе с относительно крупными листами графена (они составляли больше 0,1 мм) на подложке из диоксида кремния. «Пузырьки» - это вздутия размером от нескольких десятков нанометров до десятков микрометров. Образуются они, вероятно, от того, что в пространство между графеном и подложкой попадает воздух. Эти вздутия легко могут быть заметны в оптический микроскоп, они дают характерную интерференционную картину в виде концентрических колец (колец Ньютона).

Авторы исследований подготовили несколько графеновых образцов, которые составляли от 5 до 100 мкм в диаметре и обладали контактами из золота и титана. Подавая управляющее напряжение (в диапазоне от –35 до +35 В), ученые фотографировали устройства с использованием узкополосного фильтра на 510 нм. Результаты показали, что положение интерференционных максимумов и минимумов колец Ньютона зависит от напряжения, и при отрицательных значениях этого напряжения радиус колец уменьшается. Реконструировав форму вздутий по результатам измерений, учёные подсчитали, что радиус кривизны одного из пузырьков уменьшается с 31,3 мкм при 0 В до 26,7 мкм при –35 В.

Для того чтобы использовать графен в оптике, нужно заполнить эти пузырьки жидкостью, имеющей высокий показатель преломления. Либо, как вариант, просто накрыть вздутия плоским слоем такой же жидкости.


Сверху показаны оптические микрофотографии пузырька, сделанные под белым (слева) и монохроматическим освещением. На обоих снимках хорошо различимы кольца Ньютона. Внизу расположены изображение и модель пузырька, полученные с помощью атомно-силового микроскопа. (Иллюстрация из журнала Applied Physics Letters)

Полную версию отчета можно найти в журнале ; а посмотреть препринт можно на сайте .