超表面是與光互動(dòng)的納米級(jí)結(jié)構(gòu)。如今，大多數(shù)超表面使用單晶石般的納米柱來聚焦、塑造和控制光線。納米柱越高，光通過納米結(jié)構(gòu)的時(shí)間就越長，使超表面對(duì)每種顏色的光有更多的控制。但是非常高的柱子往往容易掉下來或粘在一起。如果不建造高大的結(jié)構(gòu)，而是反其道而行之呢？

近日，哈佛大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種超表面，它使用非常深、非常窄的孔（而不是非常高的柱子）將光線聚焦到一個(gè)點(diǎn)上。

這個(gè)新的超表面使用了超過1200萬個(gè)針狀孔，鉆入一個(gè)5微米的硅膜，大約是頭發(fā)厚度的1/20。這些細(xì)長孔的直徑只有幾百納米，使得縱橫比（高度與寬度的比率）接近30:1。這是第一次將這樣縱橫比的孔用于元光學(xué)。

研究人員表示，這種方法可用于制造大型消色差超透鏡，將各種顏色的光聚焦到同一焦點(diǎn)上，為高縱橫比平面光學(xué)器件鋪平道路，包括大面積的寬帶消色差超透鏡。研究人員補(bǔ)充道，如果試圖用這種縱橫比制造支柱，它們會(huì)倒下。而多孔狀增加了光學(xué)納米結(jié)構(gòu)的可訪問縱橫比，而不犧牲機(jī)械的堅(jiān)固性。

就像納米柱一樣，納米柱的大小不同以聚焦光線；多孔元透鏡有不同大小的孔，精確地定位在2毫米的透鏡直徑上。孔的大小變化使光線向透鏡焦點(diǎn)彎曲。

研究人員提到，多孔的超表面通過控制光在寬參數(shù)空間內(nèi)的限制和傳播，為透鏡設(shè)計(jì)增加了一個(gè)新的維度，并使新功能成為可能�？卓梢杂梅蔷�性光學(xué)材料進(jìn)行填充，這樣可以產(chǎn)生和操縱多波長光，或者用液晶來主動(dòng)調(diào)節(jié)光的特性。

超透鏡是使用傳統(tǒng)半導(dǎo)體工業(yè)工藝和標(biāo)準(zhǔn)材料制造的，在未來可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

目前，哈佛大學(xué)技術(shù)發(fā)展辦公室已經(jīng)保護(hù)了與該研究項(xiàng)目有關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并正在探索商業(yè)化的機(jī)會(huì)。

相關(guān)鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02612