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技術前沿

中英科學家造出迄今為止分辨率最高的光學成像透鏡

fun88网页下载 來源：參考消息2023-09-08 我要評論(0 )   

一個(ge) 由中國和英國科學家組成的團隊製造了迄今為(wei) 止分辨率最高的光學成像透鏡。19世紀以來，醫生們(men) 一直認為(wei) ，光學顯微鏡存在一個(ge) 分辨率極限，超出這個(ge) 極限就無法清楚地看...

一個(ge) 由中國和英國科學家組成的團隊製造了迄今為(wei) 止分辨率最高的光學成像透鏡。

19世紀以來，醫生們(men) 一直認為(wei) ，光學顯微鏡存在一個(ge) 分辨率極限，超出這個(ge) 極限就無法清楚地看到物體(ti) 。當物體(ti) 小於(yu) 200納米，比如一些病毒，它們(men) 在光學顯微鏡下就難以辨認了。
圖片
但在2000年，英國帝國理工學院的科學家約翰·彭德裏提出了一個(ge) 可以解決(jue) 這個(ge) 問題的“超透鏡”的概念。超透鏡是由混合了金屬和其他物質的等離子體(ti) 材料製成，可以生成亞(ya) 波長級別的圖像。
武漢大學教授鄭國興(xing) 說：“光學成像技術的最終目標在於(yu) 分辨率。超透鏡突破了分辨率極限，令物理學家感到吃驚。然而，由金屬和電解質製成的混合表麵可能導致嚴(yan) 重的光學損耗，這個(ge) 問題已經存在了20年。”鄭沒有參與(yu) 這項研究。
從(cong) 事這項最新研究的是一個(ge) 國際團隊，由香港大學的張霜教授和香港大學現任校長張翔教授領導，彭德裏和中國國家納米科學中心的研究人員參與(yu) 其中。在這項研究中，研究人員找到了一種將分辨率極限提高一個(ge) 量級、至數十納米的方法。
該團隊使用了多個(ge) 頻率的組合來提高分辨率，並抵消超透鏡的光學損耗。他們(men) 的研究成果18日發表在同行評議的《科學》雜誌上。
他們(men) 使用數學公式將複雜的光波轉化為(wei) 簡單波的組合，然後利用這些簡單波提供的信息來彌補圖像質量的損失。
換句話說，這就像使用光譜的不同顏色來創造一種新的顏色，這種顏色可以顯示比原初顏色更多的細節。利用這種方法，實現超高分辨率成像是可能的。
張霜對記者說：“我們(men) 首先從(cong) 理論上證明了這種方法，然後借助微波頻段雙曲超構材料的超透鏡實驗，對這一方案進行了驗證。成像效果與(yu) 我們(men) 的理論預期高度一致。”
在此基礎上，該團隊成功地設計了一種超透鏡，並在實驗室中將其成像分辨率提高了約一個(ge) 量級。
張翔對記者說：“這是一種美麗(li) 而通用的方法，可用於(yu) 多個(ge) 光頻，並可拓展到其他波係統——如聲波、彈性波和量子波——以解決(jue) 損耗問題。”
《科學》雜誌的編輯伊恩·奧斯本在該雜誌上寫(xie) 道，這項技術“展示了克服超透鏡係統內(nei) 在損耗的實用方法，有可能讓成像和傳(chuan) 感能力獲得重大提升”。
超透鏡可應用於(yu) 生物醫學、光纖通信、納米技術等需要高分辨率成像的領域。它們(men) 可以揭示傳(chuan) 統光學成像技術無法看到的亞(ya) 波長級別的特征。

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