斯威本科技大學開發的石墨烯鏡頭只有十億分之一(10^-9)米厚。
發展中的一大障礙是光學微鏡頭的“衍射極限”(diffraction limit)——理論上限制了特定鏡頭的解析度。
人們嘗試過用干涉(interferometry)、全息(holography)、激光(lasers)、電子(electrons)等各種方法來客服衍射極限——雖然科學家們已經取得了一定的成功,但它不僅復雜,代價也非常高昂。
另一種方法是探索使用蝕刻了同心圓、像小菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)那樣的“超薄平板透鏡”。斯威本科技大學團隊稱,這也已經取得了一些成功,但是只有用黃金工藝才行,其它材料不適用于量產。
他們的突破來自于微光子中心的博士研究生Xiaorui Zheng,他使用石墨烯氧化物形成了一個透鏡。該材料使得團隊能夠打造出只有紙張1/300薄、重量不到1微克的超薄平面式透鏡。
這是通過有效地“印刷”鏡頭而達成的,其解決方案是先噴涂一層石墨烯氧化物,然后通過激光將之“塑模”成圓形。
團隊稱,這種新型鏡頭是柔性的、可搞定小至200納米的物體、甚至看到近紅外。顯然,這是可能會是衍射極限的一次突破,允許聚焦的光線少掉一半。
一旦該技術成熟,它將在顯微鏡之外的地方發揮更多的作用,比如更輕更薄的熱成像手機、更小的 內視鏡手術、在納米衛星中替代傳統的鏡頭(節省幾百顆的發射載重量)、以及提升超算和超高速寬帶設備中的光子芯片的效率。
有關這項石墨烯顯微鏡頭的研究詳情,已經發表在近日出版的《自然通訊》(NatureCommunications)期刊上。
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