این لنز مرکب همانند چشم حشرات کار می‌کند

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل ازFuturity، حشرات دارای چشم مرکب هستند و برخی از موجودات دریایی نیز از شگفتی­‌های تکامل هستند. هزاران عدسی با یکدیگر کار می­‌کنند تا اطلاعات پیچیده­‌ای را بدون نیاز به مغزی پیشرفته ارائه دهند.

در حالی که لنزهای ساخت دست انسان تنها می‌­تواند به طور تقریبی این ساختار خودمونتاژ را به وجود بیاورد که این امر نیز نیاز به تکنیک­‌های دقیق و پرزحمت ساخت دارد.

مهندسان و فیزیکدانان دانشگاه پنسیلوانیا دور هم جمع شدند تا نشان بدهند که چگونه کریستال مایع می‌تواند به ساخت عدسی‌­های مرکب موجود در طبیعت کمک کند. دانشمندان با استفاده از هندسه که در آن این کریستال­‌های مایع مایل هستند خود را مرتب کنند، قادر به رشد لنزهای مرکب با اندازه قابل کنترل شدند.

این لنزها تصاویری با فاصله‌­های کانونی متفاوت را تولید می‌­کند. این ویژگی می‌­تواند برای تصویربرداری‌­های سه‌بعدی استفاده شود. همچنین این لنزها حساس به قطبش نور هستند که تصور می‌شود یکی از ویژگی‌­هایی است که به زنبور عسل در مسیریابی محیط کمک می‌­کند.

گلبرگ گل‌ها

تحقیقات قبلی نشان داده است که کریستال­‌های بلوربرگی (وابسته به بلوری که مولکول‌­های آن به صورت لایه‌لایه هستند) وقتی که در اطراف مهره مرکزی سیلیکا قرار می‌­گیرد به طور طبیعی تصاویر را در ساختاری گل‌مانند مونتاژ می‌­کند.

هر یک از گلبرگ­‌های این گل دارای یک زمینه کانونی مخروطی است، ساختاری که دانشمندان معتقدند می‌­تواند به عنوان لنز ساده مورد استفاده قرار گیرد.

محمد امین غربی، دانشجوی دکتری و یکی از سرپرستان این پژوهش در این‌باره می­‌گوید: «با توجه به شباهت ظاهری کریستال مایع گل و عدسی­‌های مرکب ما درباره مشخصه­‌های بصری آن کنجکاو بودیم».

همکار وی در این پژوهش، فرانسسکا سرا، اضافه می‌­کند: «سوال اول ما این بود که این چه نوع عدسی است؟ آیا به عنوان یک میکروعدسی به طور منفرد کار می‌­کند یا به صورت یک عدسی بزرگ عمل می‌­کند؟ هر دو نوع لنز در طبیعت موجود است».

محققان برای ساخت این لنزها از لیتوگرافی استفاده کردند تا برگه‌­ای از میکروپیلارها را رسم کنند. سپس کریستال مایع را روی برگه پخش کردند. در دمای اتاق کریستال مایع تا بالای لبه پیلارها رسید و انرژی کشسانی را انتقال داد که باعث ایجاد زمینه کانونی مخروطی در دایره‌‌های هم‌مرکز اطراف پیلارها شد.

ساخت آسان این لنزهای کریستال مایع، آزمایش تست خواص آنها را نیز آسان کرد. دانشمندان با پیدا کردن عدسی‌­های مرکب مناسب زیر میکروسکوپ یک تصویر را تست کردند و یک اسلاید شیشه‌ای را که با ماژیک حرف P را رویش نوشته شده بود بین عدسی و منبع نور میکروسکوپ قرار دادند.

محققان تا دیدن فرمی از این تصویر به بالا و پایین کردن عدسی میکروسکوپ ادامه دادند.

سرا می‌­گوید: «اگر خود ترتیب قرارگیری به عنوان یک لنز مجزا کار کند، یک تصویر واقعی زیر نمونه ظاهر خواهد شد اما چون آنها به عنوان میکرولنز کار می‌­کنند من چند P می‌­بینم که هر یک در یک لنز قرار گرفته است».

چون اندازه حدود کانون مخروطی متفاوت است، بزرگترین­‌‌ها نزدیک‌ترین به پیلارها هستند و سایز بقیه به صورت نزولی از آن نقطه به بعد کاهش می‌­یابد. طول کانون برای هر حلقه از میکرولنزها متفاوت است. وقتی که دانشمندان عدسی میکروسکوپ به سمت بالا حرکت می‌­دادند تصویر P­­ها از لایه­‌های خارجی به سمت لایه‌­های داخلی به صورت سلسله‌وار به سمت کانون پیش می‌­رفتند.

شو یانگ، پروفسور بخش علوم مواد و مهندسی شیمی و مهندسی بیومولکولی، در این‌باره می‌­گوید: «تمرکز روی صفحات مختلف اجازه بازسازی تصاویر سه‌بعدی را می­‌دهد. شما می‌­توانید از این اطلاعات استفاده کنید تا بفهمید می­‌توانید از چه فاصله‌­ای اشیا را ببینید».

مترجم: هانا حیدری