这款外形酷似“超镜头”的相机可以帮助我们看到微小的物体

   日期:2019-01-12     浏览:10    评论:0    
核心提示:今天发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一篇研究论文描述了这种超透镜可能在某一天帮助检测出一些最致命的癌症
今天发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一篇研究论文描述了这种超透镜可能在某一天帮助检测出一些最致命的癌症。
它还可能导致纳米电子制造的进步,并提高科学家检测单个分子的能力——这一发展在物理、化学、生物和其他领域都有意义。
“医疗保健、纳米技术和其他领域非常需要提高我们观察微小物体的能力,即使是最强大的光学系统也无法看到这些物体。”我们正在开发的hyperlens可能是解决这个问题的一大步。
联合作者是乌兰巴托大学电子工程助理研究教授孙静波博士和Litchintser实验室的博士生Mikhail I. Shalaev。
传统的光学系统,如显微镜和照相机,受到衍射的限制,衍射是一种光在经过边缘或狭缝时发生弯曲的现象。这方面的一个例子是DVD中间隔很近的音轨,它们在观看磁盘时形成彩虹图案。
衍射对光学系统的分辨率有一个基本的限制。
科学家们正致力于用超材料来解决衍射问题。超材料是一种被设计成具有自然界中尚未发现的特性的材料。通常,这些物质以重复的模式排列,通常比它们所影响的现象的波长更小。
超材料超透镜通过将衰减的倏逝波转化为传播波,克服了衍射极限。传统成像中经常丢失的衰减波一旦转换,就可以使用标准光学元件进行采集和传输。
最早的超材料超透镜中有一些是由银色的小同心环和介电材料(一种绝缘材料)组成的。然而,这种设计只能在很窄的波长范围内工作,并遭受较大的共振损失。
乌兰巴托大学的研究人员没有使用同心环,而是将金片和PMMA(一种透明的热塑性塑料)制成放射状。这种超材料超透镜的设计克服了可见频率范围内的衍射极限,它看起来像一个在运动中摇摆不定的物体。此外,它还可以与光波导集成,为基于hyperlens的医用内窥镜打开了大门。
虽然还需要更多的研究,但这种工具可以提高医生检测某些最致命癌症(如卵巢癌)的能力。
例如,今天的高分辨率内窥镜可以分辨大约10,000纳米的物体。超透镜可以将其改进到至少250纳米甚至更好。这一点很重要,因为医生越早发现难以发现的癌症,他们治疗癌症的成功率就越高。
另一个潜在的应用领域是光学纳米蚀刻技术,这是一种将光通过掩膜传递到聚合物膜上图案的过程。在这一领域的不断改进对于建设下一代光电器件、数据存储驱动器、传感器和其他小器件至关重要。
超透镜在单分子测序方面也显示出了希望,这是一个潜在的进步,在物理学、化学和生物学等众多研究领域具有广泛的意义。
 
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