仅3个原子的厚度!科学家制造出史上最薄透镜

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Toutiao
最新回复:2024年6月6日 22点24分 PT
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IT之家

IT之家 6 月 6 日消息,科学家们创造出了有史以来最薄的用于相机系统的光学透镜,该透镜厚度仅为 3 个原子,研究人员认为它将特别适合用于像谷歌眼镜和 Meta 的 RayBan 智能眼镜等可穿戴设备。

这种发表在《Nano Letters》期刊上的超薄扁平镜头又被称为超透镜(Metalenses),其厚度令人难以置信:只有 0.0000006 毫米,或 0.6 纳米,相当于 3 个原子的高度。据悉,来自阿姆斯特丹大学和斯坦福大学的研究人员采用了不同于传统光学的方法来研制这种镜头。

据IT之家了解,通常情况下,传统光学镜头使用曲面玻璃来弯曲和折射进入的光线,使其在离开时再次弯曲和折射,从而使物体看起来比实际更近。但近年来,科学家们一直在尝试用超表面(meta surface)来替代这些传统的玻璃光学器件,以解决其主要问题:体积庞大。目前,相机制造商受到物理定律的限制,多个玻璃组件会占用大量空间,而在智能手机和可穿戴设备上,空间又是非常宝贵的。

超透镜是旨在用一种完全不同的方法取代全尺寸光学器件的平面结构,它们不是使用曲面光学器件,而是将上述由多个玻璃光学系统组成的系统压缩成一个更小的系统,利用纳米粒子和超表面来弯曲光线。

这类平面透镜尚未应用于消费类成像产品,但研究人员仍在不断突破这一概念的极限。在这项研究中,研究人员使用了一种名为二硫化钨的独特材料。这种超透镜不是使用曲面玻璃透镜,而是使用了间隔排列的二硫化钨同心圆环,这与菲涅尔透镜的原理相同,即使用衍射而不是折射来聚焦光线。

这种超薄镜头的聚焦效率依赖于二硫化钨内部的量子效应,使这种材料能够吸收特定波长的光并重新发射。

科学家们对这种超透镜的另一个独特特性感到特别兴奋:当光通过它时,会产生一个明亮的焦点,并且大部分光线不会受到影响。这听起来似乎像个缺点,但其实可以加以利用。

“这种镜头可以用于透镜视野不应该被干扰但可以利用一小部分光线来收集信息的应用场景,这使其非常适合用于增强现实的智能眼镜,” 论文作者之一的 Jorik van de Groep 研究人员解释道。

正如前文所述,超透镜尚未达到可以安装在消费类设备上的性能水平,但包括 Metalenz 和佳能等多家公司正在涉足这一领域。

只爱大屁股小妹
1 楼
小心土共又派人去偷了,长点心吧 [1评]
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tintin9999
2 楼
3个原子层厚,才1个纳米左右。连可见光的波长几百分之一都不到。能聚多少光? [1评]
意见没
3 楼
不需要偷,这应是利用光学里的环形光栅原理,觉得主要技术是用这种环形光栅来等效几个物理透镜的叠加,以及光刻或/和材料表面生长,难点应是如何利用电控制来达到像物理透镜那样可调节焦距等
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jeffinvade
4 楼
这是菲涅尔透镜,使用衍射而不是折射来聚焦光线。
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jolly11
5 楼
所以用这透镜,就是光最多穿过三个原子?
打哈欠
6 楼
用引力场弯曲光
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tintin9999
7 楼
三层原子能提供多少电子吸收光子通过?如何产生足够的光强差异产生衍射聚焦? [1评]
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FDM001
8 楼
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jeffinvade
9 楼
: 是靠原子的电子跃迁吸收光线,然后受激之后再放出光子
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FDM001
10 楼
厚度三个原子尺寸可不是,一层层的同心圆每圈都起到一层作用
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xiaoss188g
11 楼
我已经是中国人呢。搞那么久就没看见中国有啥推动世界进步的,除了一天到晚吹些啥内容也没有的遥遥领先。也不知道什么叫遥遥领先,看到的都是遥遥落后 [1评]
意见没
12 楼
对你这种“人”的帖子,跟你辩就是在侮辱智商!所以俺只需copy&paste🐸🤣🤣 以你一直以來也就幼兒園水平的用語及邏輯,你就少說兩句吧!現眼! 根據你發言的遣詞及“邏輯”,俺推斷你是練功之人,並且是那種近乎文盲型練功的🐸🤣🤣
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tintin9999
13 楼
这是在做衍射聚焦吗?三个原子的厚度,恐怕连晶格的效应都没有。
意见没
14 楼
不是,如果那样那发出的光谱就成了分离的了(类似一束束激光),而不是可见光的连续光谱了。并且如果是靠激发原子的能级,经“再发射”的光就可能是各个方向的,而不是可聚焦的了
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sophrosyne
15 楼
用的是衍射,不是折射
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tintin9999
16 楼
衍射效果也取决于多少相位变化的。那么一点原子数不仅引入不了多少相位变化,也吸收不了多少光子。对可见光应用,我不认为这种设计可以产生多少聚焦效果。 [1评]
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sophrosyne
17 楼
对噢