SEM就可以达到几十nm，那研究超透镜的意义何在

你说的应该是那个诺贝尔化学奖的超分辨荧光显微镜，在远场显微成像范畴，大大超越光学衍射极限，这些显微镜应用都以荧光染色为基础（只有可染色的物质才可以观察，矿物金属啥的是实现不了高分辨的）。 一个是以激光共聚焦显微镜为基础，采用双激光束，确保像素点一部分受激辐射耗尽，无法发光，只有一小部分发光，这样降低了发光像素尺寸，通过逐点扫描可获得纳米尺度级别微小反差；另一个是采用普通显微镜，但染色基团有光开关功能，这样染色是个十分了得的技术问题，而且后期的图像是要经过软件处理才可以提高分辨率。

据说对生命科学，研究活体在分子水平的物理化学反应，意义非常重大。

而扫描电镜电镜需要高真空环境，特殊样品制备后，看的其实是尸体！而不是活体。

你说的超透镜另外一种理解为近场光学的镜头，采用超透镜来放大一个可见光波长范围内的隐失场波动，从而确定超微结构。

总之光学显微镜基本可以保证在大气环境中进行活体检测！

导读

背景

500多年来，人类已经掌握了将玻璃做成透镜使光线发生折射，然后弯曲或组合这些透镜，使近距离和远距离图像放大以及变清晰的技术。

然而在过去近十年的时间内，美国哈佛大学的科学家费德里科·卡帕索（Federico Capasso）开始通过设计平面光学超表面改变光学领域，并利用数百万个细微的、薄而透明的石英柱阵列来衍射和塑造光线的流动。这与玻璃透镜的方式大致相同，但却不像玻璃那样与生俱来地受"像差"制约。

这项技术在2019年被世界经济论坛（WEF）评为十大新兴技术之一。它表明这些越来越小、越来越清晰的透镜很快就会出现在照相手机、传感器、光纤线路以及诸如内窥镜之类的医学成像设备中。

世界经济论坛如此评价：“使手机、计算机以及其他电子设备使用的镜头变小，已超出了传统的玻璃切割和玻璃弯曲技术的能力……这些细微、薄而扁平的透镜可以代替现有的笨重的玻璃透镜，并可以使传感器和医学成像设备进一步小型化。”

创新

近日，美国凯斯西储大学物理系教授 Giuseppe Strangi 与哈佛大学的合作伙伴们将超透镜的研究又推进了一步，使它们变得“可重构”，从而更加有用。

宣布这一突破的论文于8月初发表在《美国国家科学院院刊（ Proceedings of the National Academy of Sciences ）》上。

Strangi 与其他几位在美国和欧洲的研究人员进行了合作，包括凯斯西储大学的研究人员 Andrew Lininger 和 Jonathan Boyd、意大利卡拉布里亚大学的 Giovanna Palermo，哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的 Capasso、Alexander Zhu、Joon-Suh Park。

技术

Strangi 表示，他们通过利用纳米力使液晶在这些微柱之间渗透，从而使微柱以全新的方式塑造和衍射光线，“调节”聚焦力来做到这一点。

液晶是格外有用的，因为可以对其进行热、电、磁或光学操作，这样有望带来“柔性”或“可重构”的透镜。

Strangi 在凯斯西储大学的 Nanoplasm 实验室研究的是“极端光学”以及“纳米尺度上光线与物质的相互作用”等。他表示：“从16世纪开始我们就知道这项技术，我们相信它有望革新光学。到目前为止，一旦玻璃透镜被塑造成刚性曲面，就只能以一种方式弯曲光线，除非与其他透镜组合或者通过物理方式移动它。”

超透镜改变了这一点，因为它允许通过控制光线的相位、幅度和偏振来设计波前。

现在，研究人员已经能够通过控制液晶，让这些新型超透镜向着新的 科技 方向发展，以产生可重构的结构光。

Strangi 表示：“这只是第一步，然而使用这些透镜有很多的可能性。我们已经在联络对这项技术感兴趣的公司。”

Lininger 表示，超表面目前应用所面临的一部分问题是，它们的形状在生产环节就已经固定，但是“通过实现超表面的可重构性，可以突破这些限制。”

Capasso 开创了平面光学研究领域，并在2014年首先发表了关于超透镜的研究。他将用液晶渗透超透镜的创意归功于 Strangi，并表示这项创新代表朝着更伟大的目标迈出了一步。

Capasso 表示：“我们用液晶可再生产地渗透最先进的超透镜（由一亿五千万个纳米级直径的玻璃柱制成）以及显著改变其聚焦特性的能力，预示着我所期待的振奋人心的 科技 未来将从可重构的平面光学中产生。”

关键词

参考资料

【1】Teun-Teun Kim, Hyunjun Kim, Mitchell Kenney, Hyun Sung Park, Hyeon-Don Kim, Bumki Min, Shuang Zhang. Amplitude Modulation of Anomalously Refracted Terahertz Waves with Gated-Graphene Metasurfaces . Advanced Optical Materials , 20171700507 DOI: 10.1002/adom.201700507

【2】Andrew Lininger, Alexander Y. Zhu, Joon-Suh Park, Giovanna Palermo, Sharmistha Chatterjee, Jonathan Boyd, Federico Capasso, Giuseppe Strangi. Optical properties of metasurfaces infiltrated with liquid crystals . Proceedings of the National Academy of Sciences , 2020202006336 DOI: 10.1073/pnas.2006336117

【3】https://thedaily.case.edu/a-new-lens-on-the-world/

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