السبت 18 يوليو 2026
عدسات بصرية جديدة قد تُحدث نقلة نوعية في التكنولوجيا
"تكنولوجيا عدسات جديدة قادمة: أرق من شعرة الإنسان وقادرة على تحقيق تقدم هائل في الأجهزة البصرية."
عدسات بصرية فائقة الرقة قد تكون الحل لأرخص وأصغر الأجهزة المستقبلية
ابتكر باحثون من جامعة طوكيو طريقة لتصنيع عدسات بصرية مسطحة (FZPs) باستخدام معدات تصنيع أشباه الموصلات التقليدية، مما يجعل إنتاجها أكثر كفاءة وأقل تكلفة. تتميز هذه العدسات بدقة فائقة تصل إلى 1.1 ميكرون، رغم أنها تعاني حاليًا من كفاءة تجميع ضوئي منخفضة (7%). يُتوقع أن تلعب هذه العدسات دورًا محوريًا في تطوير أجهزة بصرية متقدمة، مثل الأجهزة الطبية وأدوات الفلك، مع تقليل التأثير البيئي وزيادة الكفاءة الاقتصادية.
عدسات بصرية فائقة الرقة قد تحدث ثورة في التكنولوجيا
نجح فريق من الباحثين في جامعة طوكيو بالتعاون مع شركة JSR Corp في تصنيع واختبار عدسات بصرية مسطحة تُعرف باسم Fresnel Zone Plates (FZPs) باستخدام معدات تصنيع أشباه الموصلات التقليدية لأول مرة. نُشرت الدراسة في مجلة Light: Science & Applications، وتشير إلى إمكانية إنتاج هذه العدسات بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة، مما يمهد الطريق لجيل جديد من الأجهزة البصرية الصغيرة المستخدمة في مجالات مثل الفلك والرعاية الصحية والإلكترونيات الاستهلاكية.
تحديات العدسات التقليدية وحلول FZPs
رغم وجود عدسات مسطحة متقدمة مثل الميتالنسز (metalenses)، فإن تكلفة تصنيعها المرتفعة وتعقيد عملية إنتاجها يقيدان استخدامها. في سباق تحسين الأداء وتقليل التكلفة، برزت عدسات FZPs كبديل واعد خاصة في التطبيقات التي تتطلب تقليل الحجم والمساحة. وفي هذه الدراسة، استطاع الباحثون تطوير عينات من عدسات FZPs باستخدام خطوات بسيطة ومعدات تصنيع قياسية تُستخدم عادةً في صناعة أشباه الموصلات. وعلق البروفيسور المساعد كونيآكي كونيشي من معهد علوم وتقنيات الفوتون قائلاً: "طورنا طريقة بسيطة وقابلة للإنتاج بكميات كبيرة لصنع عدسات FZPs باستخدام نظام التصوير الضوئي المعروف بـ i-line stepper. يعود هذا الإنجاز إلى استخدام نوع خاص من المواد يُعرف بـ color resist، وهو مصمم في الأصل كمرشح للألوان. من خلال طلاء هذه المادة، تعريضها للضوء، وتطويرها، استطعنا إنتاج عدسات تركز الضوء المرئي بدقة تصل إلى 1.1 ميكرون، أي أرق بـ 100 مرة من شعرة الإنسان."
قيود حالية وتوقعات مستقبلية
في الوقت الحالي، تعاني عدسات FZPs من كفاءة منخفضة في تجميع الضوء، حيث تبلغ الكفاءة الحالية 7% فقط، مما يؤدي إلى إنتاج صور ذات جودة منخفضة وضجيج بصري مرتفع. ومع ذلك، يعمل الفريق على تحسين هذه الكفاءة إلى أربعة أضعاف من خلال تحسين طريقة استخدام المواد الملونة (color resists). وأوضح كونيشي أن التحدي الرئيسي يتمثل في التحكم بدقة في الخصائص الفيزيائية لهذه المواد، وهو أمر ممكن لكنه لم يكن متاحًا بالكامل أثناء إجراء الدراسة. ومع ذلك، فإن الحلول المقترحة تمثل خطوة هامة نحو تحقيق كفاءة أعلى.
مزايا اقتصادية وبيئية
بالإضافة إلى التقدم في تصنيع عدسات FZPs، صمم الباحثون محاكاة دقيقة لتوقع أداء العدسات في التطبيقات المختلفة. وأكد كونيشي: "تمكنّا من تصميم عدسات تناسب تطبيقات محددة، مثل الطب، قبل أن نبدأ في إنتاجها فعليًا. علاوة على ذلك، فإن عملية إنتاج FZPs توفر فوائد بيئية واقتصادية، حيث إنها لا تتطلب المواد الكيميائية السامة المستخدمة في طرق التصنيع التقليدية، كما أنها تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة."
التطبيقات المستقبلية
رغم أن التكنولوجيا قد تستغرق وقتًا لتصل إلى أجهزتنا اليومية، مثل الهواتف الذكية فائقة الرقة، فإن استخدامها في الأجهزة الطبية والبحثية قد يكون أقرب مما نتوقع. ومن المحتمل أن تُلهم هذه التقنية المزيد من الابتكارات في مجال البصريات والإلكترونيات. وفي ظل العمل الجاري لتحسين الكفاءة والجودة، قد تصبح عدسات FZPs الخيار الأساسي لتطوير الجيل القادم من الأجهزة البصرية الصغيرة والفعالة.
