科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

瑞典研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將納米結(jié)構(gòu)精心布置在平坦表面上，顯著提升了導(dǎo)電塑料中光學(xué)超表面的性能。這是可控平面光學(xué)領(lǐng)域的一大進(jìn)步，未來(lái)有望應(yīng)用于視頻全息圖、隱形材料、傳感器以及生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。該研究成果發(fā)表于新一期《自然·通訊》雜志。

從太空望遠(yuǎn)鏡、雷達(dá)系統(tǒng)等高科技設(shè)備，到相機(jī)鏡頭、眼鏡等日常用品，都可見(jiàn)到透鏡的身影。然而，玻璃透鏡體積較大，要在不影響功能的前提下縮小尺寸難度頗高。使用平面透鏡或許能制造出非常小的光學(xué)元件，還能開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。這類(lèi)透鏡被稱(chēng)為超透鏡，是光學(xué)超表面的一個(gè)典型代表。

超表面的工作原理是將納米結(jié)構(gòu)以特定圖案排列在平坦表面上，使其成為光的接收器。每個(gè)接收器，或者說(shuō)天線(xiàn)，都以特定方式捕獲光線(xiàn)，這些納米結(jié)構(gòu)共同作用，就能按需控制光線(xiàn)。目前，已有由黃金或二氧化鈦等材料制成的光學(xué)超表面。但一個(gè)重大挑戰(zhàn)在于，超表面制造完成后，其功能便無(wú)法調(diào)整。業(yè)界希望超表面能具備開(kāi)關(guān)功能，或者能動(dòng)態(tài)改變超透鏡的焦點(diǎn)。

2019年，瑞典林雪平大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電塑料可解決這一問(wèn)題。他們發(fā)現(xiàn)，這種塑料在光學(xué)性能上可媲美金屬，因此可用作構(gòu)建超表面的天線(xiàn)材料。如今，同一研究團(tuán)隊(duì)成功將性能提升了多達(dá)10倍。通過(guò)精確控制天線(xiàn)之間的距離，借助集體晶格共振的現(xiàn)象，這些天線(xiàn)協(xié)作放大光的相互作用。