AR-VR चश्मों के लिए मेटालेंस पर POSTECH ने पार कीं दो बड़ी बाधाएं

आज कई लेंस एक के ऊपर एक रखकर काम करने वाले ऑगमेंटेड रियलिटी (AR) और वर्चुअल रियलिटी (VR) चश्मे जल्द ही एक ही चश्मे जैसे ऑप्टिकल हिस्से में सिमट सकते हैं; पोहांग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (POSTECH) की एक टीम ने मेटालेंस का इस्तेमाल कर तीखी पूर्ण-रंगीन तस्वीरें बनाने की तकनीकें विकसित की हैं। नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित यह शोध, मेटालेंस को व्यावसायिक बनाने की राह की दो बड़ी बाधाओं को दूर करता है: बेहतर ऑप्टिकल प्रदर्शन और बड़े पैमाने पर उत्पादन।

मेटालेंस घने नैनो-आकार के ढांचों से बना एक बेहद पतला लेंस होता है, जो रोशनी के रास्ते को नियंत्रित करता है और पारंपरिक ऑप्टिक्स में कई कांच के लेंसों से होने वाला काम एक ही सपाट ऑप्टिकल परत में कर देता है। मुख्य चुनौती थी अक्रोमैटिक (achromatic) प्रदर्शन हासिल करना — यानी लाल, हरे और नीले रंग की रोशनी को बिना धुंधलेपन के एक ही बिंदु पर फोकस करना — वह भी सस्ते और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त कम अपवर्तनांक वाले पदार्थों से। POSTECH टीम ने मेटा-एटम कहे जाने वाले नैनो-आकार के खंभों की चौड़ाई के साथ-साथ उनकी ऊंचाई को भी नियंत्रित कर इसे हल किया, जिससे लाल, हरे और नीले रंग की रोशनी को मनचाहे बिंदु पर सटीक फोकस किया जा सका — ठीक वैसे ही जैसे एक जैसी नींव वाली इमारतों की मंज़िलों की संख्या बदलने से शहर की सूरत बदल जाती है।

एक अध्ययन में, टीम ने टू-फोटॉन लिथोग्राफी नामक बेहद सटीक 3डी प्रिंटिंग तकनीक से जटिल त्रि-आयामी नैनोपिलर सीधे बनाए, और मेटालेंस के हर हिस्से के लिए सबसे उपयुक्त संरचना खुद-ब-खुद चुनने के लिए इनवर्स-डिज़ाइन तरीका अपनाया। नतीजा रहा अपेक्षाकृत सस्ते, कम अपवर्तनांक वाले पदार्थों से बना एक पूर्ण-रंगीन अक्रोमैटिक मेटालेंस, जिसे OLED डिस्प्ले के साथ जोड़कर टीम ने तीखी रंगीन तस्वीरें बनते देखीं।

दूसरा अध्ययन बड़े पैमाने पर उत्पादन पर केंद्रित था: टीम ने ग्रेस्केल इलेक्ट्रॉन-बीम लिथोग्राफी से एक ऊंचाई-एन्कोडेड नैनो-टेम्पलेट बनाया और उसे नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी, यानी मुहर लगाने जैसी प्रतिकृति प्रक्रिया में इस्तेमाल किया; इससे पारंपरिक नैनोइम्प्रिंट तरीकों से बनने वाली एक जैसी ऊंचाई वाली संरचनाओं की बजाय, अलग-अलग ऊंचाई वाली संरचनाएं एक साथ बनाई जा सकीं। शोध का नेतृत्व करने वाले जुनसुक रो कहते हैं, "ये अध्ययन इसलिए अहम हैं क्योंकि ये उन्नत नैनोफैब्रिकेशन के ज़रिए AR और VR डिस्प्ले के लिए पूर्ण-रंगीन अक्रोमैटिक मेटालेंस को व्यावहारिक औद्योगिक इस्तेमाल तक लाने वाली उत्पादन तकनीकों को दिखाते हैं।" उन्होंने बताया कि ये तकनीकें इमेजिंग सिस्टम और ऑप्टिकल सेंसर जैसे कई ऑप्टिकल उद्योगों में भी काम आ सकती हैं।