Geleneksel kırıcı teleskoplar, uzak nesneleri büyütmek için ışığı kırarak bir odak noktasına yönlendiren kavisli mercekler kullanır. Ancak, uzak yıldızlar veya milyonlarca ışık yılı uzaklıktaki galaksileri incelemek için gerekli büyütmeyi sağlamak adına bu mercekler kalın ve ağır hale gelir.
Bilim insanları, daha hafif ve taşınabilir olan düz mercekleri keşfetmeye çalıştı ancak bu tür merceklerde ışık farklı şekilde etkileşime giriyor. Düz merceklerden geçen ışık, farklı dalga boylarının birçok yönde dağılmasına neden oluyor ve bulanık görüntüler ortaya çıkıyor.
Bu soruna çözüm olarak geliştirilen MDL, mikroskobik düzeyde küçük, eşmerkezli halkalardan oluşan çok katmanlı bir yapıya sahip. Bu halkalar, farklı dalga boylarındaki ışığı aynı odak noktasına yönlendirerek net ve renk açısından doğru görüntüler oluşturabiliyor.
Araştırmacılar, yeni merceğin 100 milimetre çapında, 200 milimetre odak uzunluğuna sahip ve sadece 2.4 mikrometre kalınlığında olduğunu belirtti. Görünür ışığın 400 ila 800 nm dalga boyu aralığına uyumlu olan bu lens, geleneksel kavisli merceklerden çok daha hafif ve renk bozulmalarını ortadan kaldırıyor.
Çalışmanın sonuçları, 3 Şubat'ta Applied Physics Letters dergisinde yayımlandı. Çalışmanın başyazarı olan Utah Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’nden Yardımcı Doçent Apratim Majumder, "Bu çalışma, hava ve uzay tabanlı teleskoplarda tam renkli görüntüleme yapabilecek büyük açıklıklı hafif düz mercekler oluşturmak için bir adımdır" dedi.
Daha önce de bilim insanları, yüzeyi boyunca oyulmuş eşmerkezli sırtlardan oluşan Fresnel bölge plakalarını (FZP) tasarlamıştı. Ancak bu tasarım, ışığı farklı açılarda kırarak renk bozulmalarına neden oluyordu. MDL’nin farkı ise bu halkaların mercek içinde farklı derinliklerde bulunması. Bu yapı sayesinde farklı dalga boyları ayrılmadan aynı odak noktasında toplanabiliyor.
Araştırmacılar, MDL’yi kullanarak Güneş ve Ay’ın görüntülerini başarıyla elde ettiklerini belirtti. Çektikleri Ay fotoğrafları, önemli jeolojik özellikleri ortaya çıkarırken; Güneş fotoğrafları ise görülebilir güneş lekelerini net bir şekilde gösterdi.
Majumder, “Bu merceklerin performansını görünürden yakın kızılötesine kadar çok geniş bir bant aralığında simüle etmek için çok büyük veri kümelerini içeren karmaşık hesaplamalar yapmamız gerekti” dedi. Aynı zamanda, üretim sürecinin de son derece hassas süreç kontrolü ve çevresel kararlılık gerektirdiğini belirtti.
Araştırmacılar, astronomi, astrofotografi ve hava ile uzay tabanlı görüntüleme uygulamaları dahil olmak üzere bu teknolojinin birçok alanda kullanılabileceğini açıkladı. Utah Üniversitesi’nden Profesör Rajesh Menon, “Utah Nanofab'da bu mercekleri gerçekten üretebilecek kaynaklara sahibiz” dedi.
