Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat rakentaneet mustekalan silmää muistuttavan linssin, joka koostuu sadoista tuhansista muovikerroksista. Kerroslinssi saattaa hyvinkin tietää optista vallankumousta.
Perinteiset linssit on muotoiltu kaareviksi niin, että n...

Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat rakentaneet mustekalan silmää muistuttavan linssin, joka koostuu sadoista tuhansista muovikerroksista. Kerroslinssi saattaa hyvinkin tietää optista vallankumousta.

Perinteiset linssit on muotoiltu kaareviksi niin, että ne fokusoivat valon yhteen paikkaan: mitä vahvempi linssi, sitä kaarevampi pinta. Siksi vahvoista linsseistä tulee paksuja ja painavia.

Silmien luonnolliset linssit sen sijaan rakentuvat eri tiheyttä olevista kerroksista, jotka ohjaavat valon taittumista. Valo näet taittuu (ja heijastuu), kun se siirtyy tiheämmästä aineesta harvempaan tai päin vastoin: taittuminen on sitä voimakkaampaa, mitä suurempi tiheysero aineilla on. Niinpä esimerkiksi täysin tasainen pinta, jonka tiheys muuttuu reunoja kohti, voi fokusoida valon yhteen pisteeseen samalla tavalla kuin kaareva linssi.

Biologisissa linsseissä voi olla satoja tuhansia ohuita kerroksia, joilla on eri tiheys. Kerrokset muodostavat hiljalleen muuttuvan tiheysprofiilin, joka auttaa fokusoimaan valoa. Ihmisen silmä rakentuu 22 000 kerroksesta. Vesieläimet tarvitsevat maaeläimiä voimakkaammat linssit, sillä veden tiheys on suurempi kuin ilman. Esimerkiksi mustekalan silmä fokusoi valoa viisi kertaa voimakkaammin kuin ihmissilmä.

Niinpä Eric Baerin tutkimusryhmä, joka toimii Case Western yliopistossa Ohiossa, päätti matkia mustekalan silmää. Ryhmä valmisti 50 mikrometrin (metrin miljoonasosan) paksuisia muovikalvoja, joissa on noin 6 000 ohutta nanokerrosta (metrin mijardisosan paksuista kerrosta).

Nanokerrokset valmistettiin kahdesta muovista, joilla on eri tiheys. Vaihtelemalla eri muovia olevien kerrosten määrää ja järjestystä tutkijat valmistivat sata erilaista muovikalvoa. Kalvot järjestettiin pinoon niin, että seuraavan taitekerroin erosi edellisen taitekertoimesta prosentilla. Kun kerrosmateriaali muotoiltiin palloksi, se fokusoi valoa yhtä hyvin kuin mustekalan silmä.

Tutkimuryhmä uskoo pystyvänsä tekemään samalla menetelmällä paljon voimakkaampiakin linssejä. Naturen verkkouutinen kertoo Baerin innostuksesta: ”Pystymme tekemään kalvoja millä tahansa taitekertoimella.” Baer on jo ehtinyt tehdä itselleen sopivat silmälasit nanokerroksista. Linssit ovat yhtä hyvät kuin kaupasta ostetut, mutta täysin tasaiset.

Tasaisuuden lisäksi kerroslinssin vahva puoli on muunneltavuus. Sen fokus muuttuu helposti vaihtelemalla nanokerrosten keskinäistä sijaintia ja laatua. Seuraavaksi tutkijat yrittävät valmistaa linssin joustavasta muovista niin, että fokusta voisi muuttaa puristamalla. Näin saataisiin kevyt ja suhteellisen halpa linssi, jonka fokusta voidaan kaukosäätää.