通過光學(xué)顯微鏡，我們能夠清晰地觀察到病毒和細(xì)菌的形狀，但卻無法生成具有超高分辨率的彩色圖像。這就是我們在瀏覽這類圖片時，全部都是黑白照片的原因，仿佛回到了80年前。
主要原因是，在衍射極限內(nèi)，無法通過光學(xué)顯微鏡獲得病毒和細(xì)菌的高分辨率圖像。研究表明，當(dāng)整個光譜中出現(xiàn)負(fù)折射時，就可以超出衍射極限，生成超高分辨率的圖像。
最近，韓國浦項科技大學(xué)的研究團隊研發(fā)出了一種超級鏡頭。該鏡頭是基于垂直雙曲超材料（一種可以自由控制光線的材料）的一種超級鏡頭，可以實現(xiàn)負(fù)折射。這種負(fù)折射在天然材料中是不存在的。
有了這種使用雙曲超材料的超級鏡頭，我們終于可以看到細(xì)菌和病毒真正長的是什么樣子，而不再只是黑白照，相信那將是一個非常具有色彩沖擊性的畫面。
垂直雙曲超材料（vHMM）
但是，整個研究過程比不是像說的這么簡單。從理論上來說，垂直雙曲超材料產(chǎn)生負(fù)折射的范圍可以在較寬的寬帶范圍內(nèi)。實際上，由于在制造工藝上存在很大的難度，當(dāng)使用金屬和介電材料交替堆疊構(gòu)建水平雙曲超材料時，只能在很窄的寬帶范圍內(nèi)實現(xiàn)負(fù)折射。
浦項科技大學(xué)的研究團隊將主要的研究方向放在了可能出現(xiàn)負(fù)折射的最大層厚度，與雙曲超材料的性能之間存在什么關(guān)系。為此，該研究團隊通過傳統(tǒng)納米加工設(shè)備，設(shè)計制造出了雙曲超材料。
通過實驗，在450nm至550nm的100nm寬帶內(nèi)，通過傳統(tǒng)納米加工設(shè)備制造的雙曲超材料出現(xiàn)了負(fù)折射。由于傳統(tǒng)納米加工設(shè)備的局限性，該研究團隊從一開始設(shè)定的寬帶范圍就是100nm。因此，必須要對制造雙曲超材料的設(shè)備和方法進行改進，才能實現(xiàn)理論上的整個可見光譜較寬寬帶負(fù)折射。
垂直雙曲超材料（vHMM）制造方法
雖然這項研究并沒有實現(xiàn)可見光譜范圍內(nèi)較寬帶寬的負(fù)折射，但證實了厚度與雙曲超材料之間的關(guān)系，并提出了設(shè)計和制造垂直雙曲超材料的方法。這表明，隨著制造工藝的突破，自然光譜寬帶負(fù)折射終將實現(xiàn)。該項研究還有一個重大意義：這是從1968年蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家維克多預(yù)測負(fù)折射以來，首次在實驗中發(fā)現(xiàn)自然光譜負(fù)折射。
未來，這種垂直雙曲超材料將用于超寬帶、超高分辨率薄膜鏡頭和超高分辨率全彩光學(xué)顯微鏡。
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