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超材料的廣泛應用

超材料(Metamaterial)一直是光子晶體研究裏面*尖端的項目之一。超材料的本質就在于尺寸小于光的波長的納米結構,這些結構可以借由不同的形狀、大小和排列和光子愉快得玩耍,把它們或阻斷、或吸收、或增強、或折射。

但是,迄今爲止,超材料還未廣泛應用于光學鏡片領域,究其原因(也是超材料鏡片和玻璃鏡片*大的區別)就是,超材料非常挑光的“波長”,換句話說紅光比較好使的鏡片就無法將綠光聚焦,反之亦然,同時要找到可用于我們肉眼能看見的可見光範圍的材料其實也費了一番周折,早期的超材料主要都是矽基的表面等離子材料。

而近期,一篇發表在《Science》雜志上的學術論文,向大家證明了超應用離開我們已經只有一步之遙。一支來自哈佛大學的研究團隊,利用高度約爲600納米的二氧化钛“納米磚”塊堆出了一塊完全平面,並且纖薄如紙的聚光鏡片。之所以選擇二氧化钛,主要是由于這種材料對可見光沒有明顯吸收。這塊超材料鏡片的有效放大倍數高達170倍,並且放大後的圖象分辨率能完全媲美常規的玻璃透鏡。這種新型透鏡或許會給光學儀器帶來**性的變化。

不過,超材料鏡片可能目前只能適用于使用激光的這樣波長單一的電磁波的儀器中,而如果有一天,複合波長這個難題被攻克,屆時所有光學儀器都將發生顛覆性的改變,一旦成功,光學鏡片的尺寸將會大幅減小,成本將大幅下降,我們對目前大多數光學設備的認知也會發生顛覆性的改變。