Tạo ra tinh thể biến bóng tối thành ánh sáng

Lần đầu tiên, các nhà khoa học tại Australia đã tạo ra một tinh thể nano có thể uốn cong ánh sáng. Tinh thể này nhỏ hơn 500 lần một sợi tóc của con người và được sử dụng để đặt nền móng cho kính nhìn ban đêm siêu nhẹ.

Thay vì phải nhìn ban đêm bằng chiếc kính cồng kềnh như chúng ta đang sử dụng hiện nay, mọi người có thể mơ ước về những chiếc kính tiện lợi và vô cùng gọn nhẹ.

Với tinh thể mới vừa được tạo ra, một ngày nào đó có thể biến chiếc kính bình thường thành kính nhìn ban đêm. Nói cách khác, nó có khả năng đảo ngược tính chất của kính râm.

"Tinh thể nano rất bé nhỏ, chúng có thể được lắp đặt như một tấm màng mỏng và nhẹ vào trong những chiếc kính bình thường, cho phép con người nhìn thấy vào ban đêm", ông Dragomir Neshev đến từ trường Đại học quốc gia Australian, cũng là người dẫn đầu nghiên cứu, cho biết.

Những gì các nhà khoa học đã làm, đó là tạo ra một tinh thể cực kì nhỏ, có thể làm chệch hướng ánh sáng xuyên qua nó.Nó không đơn thuần chỉ là việc phủ màu hoặc phân cực ánh sáng lên tinh thể theo một mức độ. Đây chính là nguyên tắc mà kính râm phân cực hiện tại đang sử dụng. Bằng cách bẻ cong ánh sáng để nó chỉ di chuyển trên một mặt phẳng (các tia sáng Mặt trời thường hỗn độn), tinh thể sẽ cắt những ánh sáng chói gắt và giúp bạn có một tầm nhìn rõ ràng trong ánh sáng dịu.

Cấu trúc tinh thể mới thật sự có khả năng thay đổi ánh sáng theo ba cách quan trọng: Cường độ ánh sáng, hình dạng ánh sáng, thậm chí là màu sắc của ánh sáng.

Điều này có nghĩa, tinh thể mới có thể chuyển những ánh sáng ở mức độ rất thấp (như vào ban đêm hoặc những khu vực tối) thành ánh sáng ở mức độ cao để con người có thể thấy được.

Tinh thể giúp nhìn thấy vật thể trong đêm tối đang trong quá trình hoàn thiện. (Ảnh: Night Vision Guys).

Thành viên của nhóm nghiên cứu nói rằng, mọi người cũng đừng nên quá hào hứng với tin này, vì còn một quãng đường dài nữa chúng ta mới có thể lắp đặt những tinh thể này vào các đôi kính bình thường.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu chỉ mới làm được một phần nhỏ trong tinh thể. Trong khi để nhìn được trong bóng tối, họ cần phải hoàn thành toàn bộ dãy của tinh thể, để chuyển đổi ánh sáng một cách chi tiết nhất có thể. Nhưng tin vui là mảnh tinh thể nhỏ được làm ra đầu tiên, có thể được sử dụng để gắn vào kính. Và nó đã cho thấy những ưu điểm vượt trội so với các vật liệu uốn cong ánh sáng khác.

"Mắt chúng ta thấy được vật thể chỉ khi có các dải quang phổ có thể nhìn thấy được. Nếu chúng ta tạo ra được một dãy các cấu trúc nano khác trên bề mặt bằng phẳng như kính, cuối cùng chúng ta sẽ làm được việc biến ánh sáng không thể nhìn thấy thành ánh sáng có thể nhìn thấy", Mohsen Rahmani – một trong những thành viên của nhóm giải thích.

Ngoài việc tạo ra thế hệ tiếp theo của kính nhìn ban đêm, tinh thể còn được sử dụng để vặn xoắn tất cả các loại ánh sáng theo những cách hữu ích.

Ví dụ, những hình ảnh ba chiều trên giấy ghi chú của ngân hàng để chứng tỏ chúng không bị làm giả, có thể được tạo ra từ những tinh thể uốn cong ánh sáng này. Chúng cũng được sử dụng để tạo ra những hình ảnh ba chiều mới.

"Phát minh mới có những ứng dụng thú vị trong việc tạo ra các thiết bị chống làm giả cho các giấy ghi chú trong ngân hàng, tạo ra các tế bào bằng hình ảnh để phục vụ cho y khoa. Chúng tôi sẽ nghiên cứu để phát triển thêm những công dụng mới cho tinh thể", Neshev nói.

Trong nghiên cứu gần nhất, tinh thể có khả năng chuyển ánh sáng không nhìn thấy thành ánh sáng có thể nhìn thấy trong một phạm vi nhỏ. Những nhà khoa học cũng đã thực hiện các phép tính để thể hiện cách thức mà quá trình này diễn ra. Còn nhiều công việc cần phải làm nhưng đây được xem là bước đi đầu tiên đầy hứa hẹn cho nhóm nghiên cứu.

"Lần đầu tiên con người có thể đạt được thành tựu ngoạn mục này. Vì việc tạo ra chất bán dẫn nano trên một vật liệu trong suốt là cực kì khó khăn. Nghiên cứu về lĩnh vực trên đã được tiến hành từ rất lâu trong các chặng đường phát triển của khoa học, nhưng vẫn không thu được nhiều kết quả khả quan. Chúng ta hy vọng nhóm nghiên cứu của trường Đại học quốc gia Australia sẽ làm nên chuyện", một chuyên gia cho biết.

Bảng mô tả của nghiên cứu được công bố trên Nano Letters và được thuyết trình tại Viện Australian trong Hội nghị Vật lý ở Brishbane tuần này.