論文被《科學(xué)》接收了。收到通知的那一刻，郭相東知道自己3年前的那個(gè)決定做對(duì)了。

當(dāng)時(shí)，他放棄來自互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)的高薪職位邀約函，轉(zhuǎn)而申請(qǐng)中國科學(xué)院特別研究助理項(xiàng)目，選擇留在中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱納米中心）繼續(xù)從事科研工作。

納米中心研究員戴慶課題組、香港大學(xué)教授張霜課題組近日聯(lián)合其他合作者，共同制造了迄今分辨率最高的光學(xué)成像透鏡，超越了傳統(tǒng)光學(xué)成像分辨率的極限。這項(xiàng)極具創(chuàng)造性的研究成果在《科學(xué)》上發(fā)表。

戴慶，英國帝國理工學(xué)院教授John Pendry，張霜和中國科學(xué)院外籍院士、香港大學(xué)教授張翔是這篇論文的共同通訊作者，香港大學(xué)博士后管福鑫、博士生曾可博和郭相東為論文共同第一作者。

大約半年前，郭相東的師兄、納米中心副研究員胡海也在《科學(xué)》上發(fā)表了論文。這兩位“90后”的年輕學(xué)者是戴慶課題組畢業(yè)的第一位和第二位博士生。

他們?yōu)楹稳绱烁弋a(chǎn)，有哪些“秘籍”？

理論+實(shí)驗(yàn)雙修

2020年，站在博士畢業(yè)的十字路口，郭相東面臨重大抉擇。做科研是他的興趣，但一份來自互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的高薪職位邀約函，撥動(dòng)了他內(nèi)心的天平。這時(shí)，導(dǎo)師戴慶轉(zhuǎn)發(fā)了一條關(guān)于申請(qǐng)中國科學(xué)院“特別研究助理”的通知。這是中國科學(xué)院為了聚集青年人才從2019年起設(shè)置的人才項(xiàng)目。

經(jīng)過激烈競(jìng)爭(zhēng)，郭相東最終入選，獲得3年共計(jì)60萬元的經(jīng)費(fèi)資助。他拒絕了企業(yè)拋來的橄欖枝，堅(jiān)定選擇了追逐科研夢(mèng)想的道路。他的感受是，“特別研究助理”優(yōu)厚的福利待遇為青年科研人員在大城市生活解除了后顧之憂，讓他可以一心撲在科研上。

3年后，郭相東如愿完成一項(xiàng)極具創(chuàng)造力的工作，并將其發(fā)表于《科學(xué)》�！肮ぷ鞯脑瓌�(chuàng)性很高，在理論革新和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上都令人眼前一亮�！彼�說。

這項(xiàng)工作的目標(biāo)是進(jìn)一步提升光學(xué)成像技術(shù)的分辨率。作為一種新型光學(xué)成像技術(shù)，“超透鏡”可以突破傳統(tǒng)光學(xué)成像分辨率的極限，生成亞波長級(jí)別的圖像。

具有“極化激元”模式的材料正是實(shí)現(xiàn)超透鏡的優(yōu)良材料。“極化激元”是一種由入射光與材料表界面相互作用形成的特殊電磁模式，通過壓縮光場(chǎng)，可以實(shí)現(xiàn)納米尺度光信息的傳輸和處理。

然而，光學(xué)系統(tǒng)本身帶來的“誤差”——“本征損耗”始終存在，阻礙著超透鏡分辨率的進(jìn)一步提高。近20年來，全球科學(xué)家圍繞這一關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行了探索，一直沒能提出有效解決方案。

郭相東所在的戴慶課題組與香港大學(xué)以及帝國理工學(xué)院的學(xué)者合作，圍繞這個(gè)難題開展攻關(guān)。

研究團(tuán)隊(duì)從理論上創(chuàng)造性地提出“借助多頻率組合的復(fù)頻波激發(fā)來獲得虛擬增益”的方案。他們用數(shù)學(xué)公式將復(fù)雜的光波轉(zhuǎn)化為幾種簡(jiǎn)單光波的組合，并利用簡(jiǎn)單光波提供的信息彌補(bǔ)圖像質(zhì)量因“本征損耗”導(dǎo)致的損失。

這是一種巧妙的方法，如同用數(shù)學(xué)計(jì)算將光譜中不同顏色的光合成一種顏色的光，新合成的光比原來不同顏色的光顯示出更多細(xì)節(jié)。

理論上證明這種方法可行之后，科研團(tuán)隊(duì)又將這一設(shè)想變成了現(xiàn)實(shí)。來自張霜課題組的管福鑫等人完成了微波實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，郭相東完成了光頻段實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其間，光頻段的“基于合成復(fù)頻波的碳化硅聲子極化激元光學(xué)超透鏡”出爐。

近年來，郭相東致力于追求光與物質(zhì)相互作用的極限，探索原子制造技術(shù)下高壓縮的極化激元材料和器件設(shè)計(jì)。他選中一種高壓縮的極化激元材料作為基礎(chǔ)，親手做出了合成復(fù)頻波的超透鏡。

實(shí)驗(yàn)證明，新的超透鏡將分辨率極限提高了約一個(gè)量級(jí)，達(dá)到了百納米水平。這意味著，科研人員能夠用光學(xué)成像的手段“看到”百納米大小的物質(zhì)。

追求新奇現(xiàn)象以外

同時(shí)實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗(yàn)的革新并不容易，這離不開青年科研人員的專心治學(xué)。和眾多來自中國科學(xué)院的青年科研人一樣，郭相東的師兄胡海深有同感，中國科學(xué)院為他們提供了高水平的平臺(tái)和條件。