دانشمندان در سوئیس موفق به ساخت لنزی فوق‌العاده نازک و پیشرفته شده‌اند که قادر است نور فروسرخ را به نور مرئی تبدیل کند. این نوآوری در قالب یک لنز فلزی و نازکتر از تار موی انسان طراحی شده و عملکردی فراتر از قابلیت‌های لنزهای سنتی دارد. محققان این لنز را با استفاده از ماده‌ای به نام نیوبات لیتیوم طراحی کرده‌اند که در حوزه‌های اپتیک و مخابرات کاربرد فراوانی دارد. نکته قابل‌توجه این است که این لنز با کاهش طول موج فروسرخ، آن را به نوری در محدوده مرئی تبدیل می‌کند و بدین ترتیب مشاهده آن با چشم غیرمسلح ممکن می‌شود. این تحول چشمگیر، افق‌های تازه‌ای در عرصه طراحی تجهیزات نوری با ابعاد کوچک و بازدهی بالا گشوده و می‌تواند مسیر توسعه فناوری‌های جدید را تغییر دهد.
به گزارش رسانه اخبار فناوری تک فاکس، این پروژه توسط گروهی از پژوهشگران در موسسه فناوری فدرال زوریخ (ETH Zurich) به رهبری ریچل گرانج، استاد حوزه اپتیک مجتمع و نانوفوتونیک‌های غیرخطی، انجام شده است. آن‌ها توانستند با بهره‌گیری از نانوساختارهایی که بر روی سطح نیوبات لیتیوم ایجاد شده‌اند، مسیر نور را تغییر دهند و آن را به‌گونه‌ای متمرکز کنند که تاکنون در چنین ابعاد کوچکی دست‌نیافتنی بود. این لنز که ضخامتی ۴۰ برابر کمتر از موی انسان دارد، همانند لنزهای شیشه‌ای قادر به تمرکز نور است و در عین حال می‌تواند طول موج نور فروسرخ را نصف کرده و به نور مرئی بدل کند. چنین قابلیتی، فناوری‌های مبتنی بر فروسرخ مانند سیستم‌های دید در شب و تصویربرداری حرارتی را به‌مراتب کوچکتر، مقرون‌به‌صرفه‌تر و قابل‌دسترس‌تر خواهد کرد.
ماده اصلی تشکیل‌دهنده این لنز یعنی نیوبات لیتیوم، ترکیبی فلزی-اکسیدی است که پیش‌تر در مخابرات برای تبدیل سیگنال‌های نوری و الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گرفت. تیم گرانج، روشی نوین را برای مهندسی این ماده در مقیاس نانو معرفی کرده‌اند که ترکیبی از فناوری‌های شیمیایی و فرایندهای دقیق نانوساخت است. اوله-لیندا تالتس، یکی از دانشجویان دکترا در این پروژه، توضیح داده که چگونه از پیش‌سازهای کریستال نیوبات لیتیوم در حالت مایع استفاده می‌شود و این ماده تحت دمای بالا (حدود ۱۱۱۲ درجه فارنهایت) به ساختاری کریستالی با خواص نوری ویژه تبدیل می‌شود. این روش به لطف امکان استفاده مکرر از قالب‌های معکوس، سرعت تولید را افزایش داده و آن را برای تولید انبوه مناسب‌تر می‌کند.
بر اساس آزمایش‌های عملی صورت‌گرفته، این لنز توانسته نور لیزر فروسرخ با طول موج ۸۰۰ نانومتر را گرفته و آن را به نور بنفش در طول موج ۴۰۰ نانومتر تبدیل کند. این فرایند نه‌تنها تبدیل طول موج را ممکن ساخته، بلکه موفق به متمرکزسازی دقیق نور در یک نقطه نیز شده است. این ویژگی‌ها، نشان‌دهنده ظرفیت بالای این لنز در کاربردهای نوری پیشرفته هستند. توانایی ایجاد تغییرات در نور ورودی در چنین ابعاد کوچکی، می‌تواند به پیشرفت‌هایی در سیستم‌های اپتیکی منجر شود که تا پیش از این تنها در ابعاد بسیار بزرگ یا با هزینه‌های بالا امکان‌پذیر بودند.
پژوهشگران تاکید کرده‌اند که کاربردهای این فناوری محدود به حوزه‌های سنتی اپتیک نیست. لنزهای فلزی و نانوساختارهایی که با این فناوری ساخته می‌شوند، توانایی تولید هولوگرام‌هایی با کارایی بالا را دارند که می‌توانند به‌عنوان عناصر امنیتی در اسکناس‌ها یا اسناد رسمی استفاده شوند. این ویژگی آن‌ها را به ابزارهایی مفید برای تأیید اصالت بدل می‌کند. همچنین، این فناوری نوین می‌تواند فرایندهای پیشرفته‌ای مانند چاپ سنگی با استفاده از نور فرابنفش را بهبود ببخشد و نسل جدیدی از تراشه‌های نیمه‌رسانا را با دقت و کارایی بیشتر تولید کند. این نوع عناصر نوری بسیار نازک، در تقاطع علم فیزیک، شیمی و علم مواد قرار دارند و در حال گشودن راهی نوین در حوزه طراحی تجهیزات اپتیکی و تصویربرداری پیشرفته‌اند.
ریچل گرانج در بیانیه‌ای مطبوعاتی اعلام کرده است که تیمش همچنان در حال کشف ابعاد ناشناخته این فناوری نوظهور است و از تأثیرات احتمالی آن در آینده هیجان‌زده‌اند. به گفته او، این نوآوری نه‌تنها از نظر علمی قابل توجه است، بلکه می‌تواند تحولی بزرگ در نحوه تعامل ما با نور و تصویربرداری در حوزه‌های صنعتی، پزشکی، امنیتی و علمی ایجاد کند. اکنون که امکان تبدیل نور نامرئی به مرئی با چنین دقت و ظرافتی فراهم شده، می‌توان انتظار داشت که نسل آینده تجهیزات اپتیکی به شکل چشمگیری کوچکتر، هوشمندتر و در عین حال ارزان‌تر باشند.