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美国《科学》杂志公布2016年十大科学突破(8)


2016-12-25

6.J. Quick et al., “Real-time, portable genome sequencing for Ebola surveillance,” Nature 530, 228 (11 February 2016)

9金属镜片

玻璃镜片是人类最早的高科技创新之一。 他们让Galileo看见木星的卫星,Antonie van Leeuwenhoek去监视微生物,和数以百万计的人都清楚地看到。 但镜头仍然是几乎相同的方式,因为他们几个世纪前 - 通过研磨和抛光玻璃和其他透明材料,使他们聚焦光无差异。 现在,镜头技术准备迈出一大步。 今年,研究人员使用计算机芯片图案化技术来创建第一个超材料透镜,或金属,可以聚焦全光谱的可见光。 因为金属制品生产成本低,比一张纸薄,并且远比玻璃轻,所以这是显微镜,虚拟现实显示器到摄像机(包括智能手机中的显示器)进步的一次革命性技术。

超材料由微小柱,环和其他材料排列组成,它们共同工作以在光波通过时操纵光波。 近年来,研究人员已经设计了基于超材料的“隐形屏蔽”,其在物体周围引导光,以及滤光器和天线。 但以前的努力,只对红外和其他长波长的光可行; 图案化技术不能用对可见光透明的材料工作。

今年,研究人员提出了如何使用称为原子层沉积的传统芯片图案化技术,精确地图案化二氧化钛柱阵列。 只有600纳米高,柱子对可见光是透明的,这种技术可以聚焦它产生高达170倍的放大 - 与最先进的玻璃光学一样好。 该团队通过使用它们制作全息图并进行详细的光谱学测试其金属技术,为其他潜在应用开辟了道路。探索高科技光学,使手机甚至更时尚,导致新的科学仪器,并改造虚拟现实耳机。 

参考资料:

1.M. Khorasaninejad et al., “Metalenses at visible wavelengths: Diffraction-limited focusing and subwavelength resolution imaging,” Science 352, 1190 (3 June 2016)


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