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超材料透镜或将引发光学仪器颠覆性改变

  近期,哈佛大学研究团队利用高度约为600纳米的二氧化钛“纳米砖”块堆出了一块完全平面并且纤薄如纸的聚光镜片。这种新型透镜或许会给光学仪器带来革命性变化。

  电子显微镜下的新型透镜

  电子显微镜下的新型透镜

  透镜是许多光学仪器和电子产品不可或缺的组成部分。透镜通常由玻璃制成,而玻璃透镜由于具有一定的体积和重量,常常会使得仪器变得比较笨重,特别是在需要使用多个透镜的时候更是如此。

  超材料(Metamaterial)一直是光子晶体研究里面最尖端的项目之一。超材料的本质就在于尺寸小于光的波长的纳米结构,这些结构可以借由不同的形状、大小和排列和光子愉快得玩耍,把它们或阻断、或吸收、或增强、或折射。

  但是,迄今为止,超材料还未广泛应用于光学镜片领域,究其原因(也是超材料镜片和玻璃镜片最大的区别)就是,超材料非常挑光的“波长”,换句话说红光比较好使的镜片就无法将绿光聚焦,反之亦然,同时要找到可用于我们肉眼能看见的可见光范围的材料其实也费了一番周折,早期的超材料主要都是硅基的表面等离子材料。

  而近期,一篇发表在《Science》杂志上的学术论文,向大家证明了超应用离开我们已经只有一步之遥。一支来自哈佛大学的研究团队,利用高度约为600纳米的二氧化钛“纳米砖”块堆出了一块完全平面,并且纤薄如纸的聚光镜片。之所以选择二氧化钛,主要是由于这种材料对可见光没有明显吸收。这块超材料镜片的有效放大倍数高达170倍,并且放大后的图象分辨率能完全媲美常规的玻璃透镜。这种新型透镜或许会给光学仪器带来革命性的变化。

  不过,超材料镜片可能目前只能适用于使用激光的这样波长单一的电磁波的仪器中,而如果有一天,复合波长这个难题被攻克,届时所有光学仪器都将发生颠覆性的改变,一旦成功,光学镜片的尺寸将会大幅减小,成本将大幅下降,我们对目前大多数光学设备的认知也会发生颠覆性的改变。


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