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        通過(guò)光學(xué)顯微鏡，我們能夠清晰地觀察到病毒和細(xì)菌的形狀，但卻無(wú)法生成具有超高分辨率的彩色圖像。這就是我們?cè)跒g覽這類圖片時(shí)，全部都是黑白照片的原因，仿佛回到了80年前。

        主要原因是，在衍射極限內(nèi)，無(wú)法通過(guò)光學(xué)顯微鏡獲得病毒和細(xì)菌的高分辨率圖像。研究表明，當(dāng)整個(gè)光譜中出現(xiàn)負(fù)折射時(shí)，就可以超出衍射極限，生成超高分辨率的圖像。

        最近，韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種超級(jí)鏡頭。該鏡頭是基于垂直雙曲超材料（一種可以自由控制光線的材料）的一種超級(jí)鏡頭，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)折射。這種負(fù)折射在天然材料中是不存在的。

        有了這種使用雙曲超材料的超級(jí)鏡頭，我們終于可以看到細(xì)菌和病毒真正長(zhǎng)的是什么樣子，而不再只是黑白照，相信那將是一個(gè)非常具有色彩沖擊性的畫(huà)面。

垂直雙曲超材料（vHMM）

        但是，整個(gè)研究過(guò)程比不是像說(shuō)的這么簡(jiǎn)單。從理論上來(lái)說(shuō)，垂直雙曲超材料產(chǎn)生負(fù)折射的范圍可以在較寬的寬帶范圍內(nèi)。實(shí)際上，由于在制造工藝上存在很大的難度，當(dāng)使用金屬和介電材料交替堆疊構(gòu)建水平雙曲超材料時(shí)，只能在很窄的寬帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)負(fù)折射。

        浦項(xiàng)科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將主要的研究方向放在了可能出現(xiàn)負(fù)折射的最大層厚度，與雙曲超材料的性能之間存在什么關(guān)系。為此，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)傳統(tǒng)納米加工設(shè)備，設(shè)計(jì)制造出了雙曲超材料。

        通過(guò)實(shí)驗(yàn)，在450nm至550nm的100nm寬帶內(nèi)，通過(guò)傳統(tǒng)納米加工設(shè)備制造的雙曲超材料出現(xiàn)了負(fù)折射。由于傳統(tǒng)納米加工設(shè)備的局限性，該研究團(tuán)隊(duì)從一開(kāi)始設(shè)定的寬帶范圍就是100nm。因此，必須要對(duì)制造雙曲超材料的設(shè)備和方法進(jìn)行改進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)理論上的整個(gè)可見(jiàn)光譜較寬寬帶負(fù)折射。

垂直雙曲超材料（vHMM）制造方法

        雖然這項(xiàng)研究并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)較寬帶寬的負(fù)折射，但證實(shí)了厚度與雙曲超材料之間的關(guān)系，并提出了設(shè)計(jì)和制造垂直雙曲超材料的方法。這表明，隨著制造工藝的突破，自然光譜寬帶負(fù)折射終將實(shí)現(xiàn)。該項(xiàng)研究還有一個(gè)重大意義：這是從1968年蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家維克多預(yù)測(cè)負(fù)折射以來(lái)，首次在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)自然光譜負(fù)折射。

        未來(lái)，這種垂直雙曲超材料將用于超寬帶、超高分辨率薄膜鏡頭和超高分辨率全彩光學(xué)顯微鏡。