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Aproximadamente 80% das encomendas mais recentes do iPhone 15 da Apple na Coreia estão na faixa etária de 20 e 30 anos. Seu grande interesse neste dispositivo caro é atribuído principalmente à capacidade desta câmera de fornecer imagens nítidas e tonalidades de cores específicas, uma marca registrada dos iPhones. Se conseguir obter imagem e vídeo de alta qualidade sem a necessidade de múltiplas lentes, poderá obter maior apoio da geração Y e da geração Z.
Uma equipe de pesquisa colaborativa liderada pelo Professor Junsuk Rho do Departamento de Engenharia Mecânica e do Departamento de Engenharia Química, Trevon Badloe da Escola de Pós-Graduação em Inteligência Artificial, e Yeseul Kim e Joohoon Kim, candidatos a doutorado do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Pohang de Ciência e Tecnologia (POSTECH), e o professor Inki Kim do Instituto de Biofísica Quântica da Universidade Sungkyunkwan projetaram com sucesso um dual metalens capaz de alternar entre diferentes modos de imagem usando uma única lente. Os resultados da pesquisa foram apresentados em ACS Nanouma revista internacional especializada nas áreas de nanotecnologia, materiais e química.
Normalmente, durante o processo de fotografar um objeto, dois modos distintos são empregados: o modo normal, que extrai informações fundamentais, e o modo de borda, que se concentra apenas no contorno do objeto. Tradicionalmente, esses modos exigem lentes separadas, cada uma com pontos focais diferentes. No entanto, em resposta à tendência recente de miniaturização e design leve em dispositivos eletrónicos, os investigadores têm trabalhado diligentemente na integração de ambos os modos numa única lente.
Neste estudo, a equipe abordou o problema usando metalenses que podem alterar dinamicamente seu ponto focal por meios elétricos. Essas metalenses, sem preocupação com as propriedades da luz, são construídas a partir de estruturas artificiais em nanoescala. Ao ajustar parâmetros como tamanho, forma e orientação rotacional dessas estruturas, a equipe projetou com sucesso metalens de imagem de modo duplo capazes de fazer a transição entre os modos normal e de borda com base na direção da rotação da polarização da luz.
Esta lente pode modificar rapidamente seu foco ajustando a voltagem aplicada à camada de cristal líquido (LC), permitindo uma rápida mudança de modo em apenas milissegundos (um milissegundo equivale a um milésimo de segundo), correspondendo à velocidade da mudança de cristal líquido. Nesta pesquisa, a equipe empregou silício amorfo hidrogenado como nanoestrutura, conhecida por perdas mínimas na região da luz visível, resultando em notável eficiência de lente de 32,3%, 31,7% e 20,4% para comprimentos de onda vermelho, verde e azul, respectivamente. Ao integrar dois modos distintos em uma única lente, a equipe conseguiu a aquisição de imagens de alta resolução.
O professor Junsuk Rho explicou: “Agora podemos capturar rapidamente imagens de alta resolução em aplicações como bioimagem, abrangendo reações celulares e triagem de medicamentos”. Além disso, ele expressou otimismo ao dizer: “Espero que esta inovação seja útil em vários domínios, incluindo smartphones, dispositivos de realidade virtual (VR) e realidade aumentada (AR), e sistemas LiDAR fixos”.
O estudo foi patrocinado por um programa do Centro de Pesquisa de Convergência POSCO-POSTECH-RIST, o Programa de Pesquisa STEAM da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia, financiado pelo Ministério da Ciência e TIC.
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