Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали микроэлектромеханическую систему, способную управлять лазерным лучом в трех измерениях с беспрецедентной скоростью. В отличие от традиционных оптических систем, где за направление и фокусировку света отвечают разные узлы, новое устройство выполняет обе функции одновременно. Это позволяет значительно сократить габариты и вес оборудования для нейровизуализации, дополненной реальности и высокоточной микрообработки.
В основе разработки лежит зеркало размером около миллиметра, которое может наклоняться в двух плоскостях, меняя направление луча, а также изменять форму своей поверхности — становиться более плоским или вогнутым. Это свойство достигается благодаря использованию пьезоэлектрического материала нитрида алюминия: под действием напряжения тонкие слои изгибаются, оперативно перестраивая оптику. В ходе эксперимента ученые сместили фокус на 63 миллиметра и вернули изображение в резкость за микросекунды.
Особый интерес технология вызывает у нейробиологов. Нейроны активируются за тысячные доли секунды, и для их изучения требуются сверхбыстрые инструменты. Новое зеркало позволит создавать легкие миниатюрные микроскопы для наблюдения за активностью мозга у живых движущихся объектов, сокращая время экспозиции и снижая повреждение чувствительных тканей светом.
В сфере дополненной реальности устройство поможет решить проблему зрительного напряжения, создавая виртуальные объекты с естественной для глаз глубиной. Также технология пригодится в лазерной резке: быстрая подстройка фокуса компенсирует неровности поверхностей, повышая качество микрочипов.
Ранее ученые представили технику электронной микроскопии, которая раскрывает электронную структуру материалов на уровне атомов, недоступном ранее.