Superčočka z mikrosvěta

Optický prvek s těmito vlastnostmi nalezne celou řadu uplatnění od miniaturních analyzátorů přes lékařské přístroje až po speciální biooptické systémy.

"Mikročočky s proměnlivou ohniskovou vzdáleností menší než jeden milimetr už nějaký čas existují, ty ale potřebují externí ovládání, " říká Jiangův spolupracovník David Beebe. "Naše čočka je nová v tom, že žádný přídavný pohon nemá. Ohniskovou vzdálenost totiž mění sama v reakci na některé podmínky prostředí, v němž se nachází, například na elektrické impulsy, změnu kyselosti, přítomnost určitých látek a podobně."

Základem konstrukce miniaturní superčočky jsou prstence z hydrogelu (podobného materiálu, jaký se používá v klasických kontaktních čočkách), jehož složení umějí chemikové "vyladit" tak, aby reagoval smrštěním či roztažením na požadované typy chemických, biologických nebo fyzikálních podnětů zvnějšku. Takovým podnětem může být například nepatrná změna pH, styk s určitou sloučeninou atd.

Logo|foto:Český rozhlas

"Hydrogel prostě reaguje na podnět, který nás z nějakého důvodu zajímá," vysvětluje Jiang. Hydrogelové prstence svírají kapky vody oddělené vrstvičkami z dokonale průhledného oleje. Čelní povrchy tohoto optického systému tvoří tenké polymerové membrány, které mohou podle potřeby vodu buď odpuzovat nebo přitahovat. Jedním z možných způsobů využití jsou mikroanalytické čipy obsahující sady takových čoček vyladěných na přítomnost určitých látek v prostředí: elektrooptické prvky čipu vyhodnotí změny ohniskových vzdáleností. Stejně tak je možné čočky umisťovat do lékařských sond, katetrů a dalších zařízení.

Autoři ale uvažují i o jiných způsobech využití. Chtějí například mikročočky sestavovat do mozaiky, jaké jsou v očích hmyzu nebo některých korýšů. Tisíce takových prvků uspořádaných do sférické struktury, z nichž každý může libovolně měnit ohniskovou vzdálenost, nabízejí zobrazovací možnosti, o jakých se dosud žádnému optickému zařízení ani nesnilo - v mnoha ohledech by takový systém byl dokonalejší než oči vytvořené přírodou. Takový objektiv by mohl nejen pracovat ve velkém rozsahu hloubky ostrosti a ohniskových vzdáleností, ale plynule se měnit z dalekohledu v mikroskop, přesně vyhodnocovat pohyb sledovaných objektů v trojrozměrném prostoru a podobně. Podle autorů je navíc výroba těchto čoček velmi levná a rychlá.