Forskare har skapat världens tunnaste objektiv, en två tusendel tjockleken på ett människohår, öppnar dörren till flexibla datorskärmar och en revolution i miniatyrkameror.

Ledande forskare Dr Yuerui (Larry) Lu från Australian National University (ANU) sa att upptäckten var beroende av den anmärkningsvärda potentialen i molybdendisulfidkristall.

"Denna typ av material är den perfekta kandidaten för framtida flexibla skärmar, "sa Dr Lu, ledare för Nano-Electro-Mechanical System (NEMS) Laboratory i ANU Research School of Engineering.

"Vi kommer också att kunna använda mikrolinser för att efterlikna insekts sammansatta ögon."

6.3-nanometerlinsen överstrålar tidigare ultratunna platta linser, tillverkad av 50-nanometer tjocka guld-nano-bar-matriser, känd som ett metamaterial.

"Molybdendisulfid är en fantastisk kristall, "sa Dr Lu

"Den överlever vid höga temperaturer, är ett smörjmedel, en bra halvledare och kan också avge fotoner.

"Möjligheten att manipulera ljusflödet i atomskala öppnar en spännande väg mot oöverträffad miniatyrisering av optiska komponenter och integration av avancerade optiska funktioner."

Molybdendisulfid finns i en klass av material som kallas chalcogenide-glasögon som har flexibla elektroniska egenskaper som har gjort dem populära för högteknologiska komponenter.

Dr Lus team skapade sin lins från en 6,3 nanometer tjock kristall - 9 atomskikt - som de hade tagit bort en större bit molybdendisulfid med tejp.

De skapade sedan en 10-mikron radieobjektiv, med hjälp av en fokuserad jonstråle för att raka av lagren atom för atom, tills de hade linsens kupolform.

Teamet upptäckte att enstaka lager molybdendisulfid, 0,7 nanometer tjock, hade anmärkningsvärda optiska egenskaper, visas för en ljusstråle för att vara 50 gånger tjockare, vid 38 nanometer. Denna fastighet, känd som optisk väglängd, bestämmer ljusets fas och styr interferens och diffraktion av ljus när det förökar sig.

"I början kunde vi inte föreställa oss varför molybdendisulfid hade så överraskande egenskaper, "sa Dr Lu.

Collaborator Assistant Professor Zongfu Yu vid University of Wisconsin, Madison, utvecklade en simulering och visade att ljuset studsade fram och tillbaka många gånger inuti kristallskikten med hög brytningsindex innan det passerade igenom.

Molybdendisulfidkristallens brytningsindex, egenskapen som kvantifierar styrkan hos ett materials effekt på ljus, har ett högt värde på 5,5. För jämförelse, diamant, vars höga brytningsindex orsakar dess gnista, är bara 2,4, och vattens brytningsindex är 1,3.

Denna studie är publicerad i Nature serietidskrift Ljus:Vetenskap och tillämpningar .