Samsung và Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH) vừa công bố một bước đột phá quan trọng trong công nghệ thấu kính siêu mỏng (metalens), mở ra tiềm năng thay đổi thiết kế camera smartphone và thiết bị thực tế mở rộng (XR) trong tương lai. Thành tựu này không chỉ giúp giảm đáng kể độ lồi của cụm camera, mà còn tối ưu trọng lượng và kích thước thiết bị. Công trình nghiên cứu với tiêu đề “Compact eye camera with two-thirds wavelength phase-delay metalens” đã được đăng tải trên tạp chí khoa học danh tiếng Nature Communications.
Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Jeong-Geun Yun (Samsung Research) và Giáo sư Junsuk Rho (POSTECH), cùng Hyunjung Kang (POSTECH) đồng tác giả chính. Nhóm đã tìm ra giải pháp cho bài toán lớn nhất của ngành: biến metalens từ một công nghệ đầy tiềm năng thành sản phẩm có thể sản xuất hàng loạt. Theo Tiến sĩ Yun, hạn chế lớn nhất của metalens nằm ở quy trình chế tạo phức tạp và độ bền cơ học thấp. Để giải quyết, nhóm nghiên cứu đã phối hợp chặt chẽ từ khâu thiết kế, mô phỏng, sản xuất cho đến kiểm chứng, qua đó phát triển phương pháp chế tạo cấu trúc nano hoàn toàn mới.
Không giống thấu kính truyền thống sử dụng bề mặt cong để khúc xạ ánh sáng, metalens là một bề mặt phẳng chứa hàng triệu cấu trúc nano siêu nhỏ điều khiển hướng đi của tia sáng. Thách thức lớn nhất là tạo được độ trễ pha một bước sóng, yêu cầu cấu trúc nano cao và mảnh với tỉ lệ 1:10 — rất khó chế tạo và dễ gãy. Samsung và POSTECH đã rút ngắn yêu cầu này xuống còn hai phần ba bước sóng, giúp giảm tỉ lệ cấu trúc xuống 1:5, tăng độ bền, giảm tỷ lệ lỗi sản xuất và tối ưu hiệu suất chế tạo.
Ứng dụng thực tế đầu tiên của công nghệ này là camera mắt hồng ngoại siêu nhỏ gọn dành cho thiết bị XR. Kết quả cho thấy camera mới mỏng hơn 20% so với camera thấu kính khúc xạ truyền thống (từ 2.0 mm xuống còn 1.6 mm), đạt góc nhìn rộng 120 độ, hỗ trợ theo dõi ánh nhìn và nhận diện đặc điểm mống mắt chính xác. Hiệu suất truyền đạt hình ảnh (MTF) cũng tăng mạnh từ 50% lên 72%.
Với khả năng thu gọn cụm camera mà vẫn duy trì chất lượng quang học, công nghệ metalens này được kỳ vọng sẽ góp phần tạo ra thế hệ Galaxy tương lai với thiết kế phẳng hơn, sang trọng hơn, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị XR nhẹ và tiện dụng hơn.
