Metaleća, tehnološki napredna optička komponenta, smatra se budućim nasljednikom klasičnih optičkih leća u mnogim primjenama. Za razliku od klasične leće, koja svojim oblikom prelama svjetlosne zrake i tako njima može manipulirati, metaleća se koristi nanostrukturom svoje površine, na kojoj se nalaze milijuni (ako ne i milijarde) malenih struktura, precizno izrađenih gotovo do razine atoma, a koje vrše sličnu funkciju.

Metaleće imaju mnoge prednosti i primjene u složenim uređajima za snimanje, jer jedna manja metaleća često može postići isti efekt, za koji bi inače bilo potrebno više tradicionalnih optičkih komponenti u nekom uređaju. No, jedan od najvećih izazova kod takvih leća je njihova izrada u većem formatu. Do sada su se one izrađivale litografskim tehnikama, kao i poluvodički čipovi, što im je veličinu ograničavalo na samo koji milimetar u promjeru, ili čak i manje. S Harvarda sada stiže vijest o značajnom napretku na tom polju – tamo je, naime, razvijena metaleća promjera čak 10 centimetara, pomoću koje su već i snimljene prve (astro)fotografije.

Nanostruktura u makrosvijetu

Stručnjaci iz Harvardovog laboratorija za strojarstvo i primijenjenu znanost (SEAS) uspjeli su nadograditi postojeću centimetarsku metodu ultraljubičaste litografije, razvijenu na istom sveučilištu 2019. godine, pa njome izraditi leću najvećeg promjera do sada – on iznosi 10 centimetara. Za potrebe proizvodnje tolike leće na jednom "waferu" projekcijskom UV litografijom leća je bila podijeljena u 25 dijelova, uz tek sedam različitih korištenih segmenata, zahvaljujući rotacijskoj simetriji.

Tako podijeljena leća sastoji se od čak 18,7 milijardi precizno dizajniranih nanostrukturnih elemenata, pozicioniranih na površinu staklenog "wafera". Oni su, pak, na staklo ugravirani klasičnom (CMOS) metodom za proizvodnju mikroelektroničkih sklopova. Tim je pritom razvio i posebnu metodu graviranja "nanostupića" visokog omjera stranica i glatke površine, kako bi finalna metaleća imala željena svojstva.

Nakon što su savladali inženjerske i proizvodne izazove, svoju su prvu, najveću na svijetu, metaleću i testirali na astrofotografiji. S krova sveučilišta običnim su fotoaparatom, uz filtere i stativ, kroz svoju metaleću fotografirali Sunce, Mjesec i maglicu nadimka Sjeverna Amerika, udaljenu 2.590 svjetlosnih godina. Rezultat eksperimenta su kvalitetne fotografije, vidljivih detalja usporedivih s onima dobivenima tradicionalnim objektivima.

Pokazano je i da je ovakva metaleća otporna na ekstremno visoke i niske temperature te vibracije, što znači da bi u budućnosti mogla biti pogodna i za lansiranje u svemir na nekim budućim svemirskim teleskopima – donoseći značajnu uštedu na masi i volumenu. Osim za fotografiranje, slične bi kompaktne staklene leće primjenu mogle naći i u optičkim telekomunikacijama na velikim udaljenostima ili za usmjereni prijenos energije, kažu s Harvarda.