澳大利亚悉尼大学：虚拟超透镜技术突破衍射极限，提升显微成像分辨率
来源： 爱光学 2023-11-11 11:00 原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/xvFfZCxYupMWAfcwoqzsUQ
近日，澳大利亚悉尼大学的研究团队开发出一种虚拟超透镜技术，成功突破了衍射极限，将成像分辨率提高了近四倍。这种超透镜技术的革新，有望极大促进超分辨率显微技术在医疗成像、考古学和法医学等领域的应用。该研究发表在Nature Communications（www.doi.org/10.1038/s41467-023-41949-5）上。
突破视界：虚拟超透镜的优化政策
研究团队对噪声与测量距离的权衡进行了量化分析，并通过后处理实验展示了一个虚拟超级透镜。他们重建了具有亚波长特征的复杂图像，实现了高达λ/7的分辨率，通过虚拟后观测技术观测到了仅有0.15毫米宽的物体。超透镜实验结果如图1所示，物体“THZ”（代表所使用的太赫兹光频率）的图像展示了最初的光学测量结果（右上角），经过普通透镜成像后的效果（左下角），以及经过超透镜成像后的效果（右下角）。这些图像从远处进行拍摄，显著降低了探测器对电磁场的扰动。
图1 超透镜实验结果图源：悉尼大学纳米研究所
探索太赫兹奥秘：虚拟超透镜的应用展望
研究团队利用太赫兹频段来开发虚拟超级透镜。团队成员Boris Kuhlmey教授解释道：“太赫兹频段是一个极具挑战性的领域，但它对于科学研究而言意义重大。在这一频率下，我们能够洞察生物样本的深层信息，比如蛋白质的构造、水分子的动态行为，甚至是癌症成像中的细节。”
图源：Stefanie Zingsheim
Alessandro Tuniz表示：“我们的技术不局限于某一特定频率，它的潜力覆盖了广泛的频率范围。我们相信，所有需要高分辨率成像的领域都会对这项技术感兴趣。”
研究人员对虚拟超级透镜的潜在应用充满期待。Boris Kuhlmey教授举例说：“我们的技术可以用于精确测定植物叶片的水分含量，或者在微加工技术中无损评估微芯片的完整性。它甚至可以用来揭示艺术品中不为人知的隐藏层细节，对于鉴别艺术品的真伪或发现隐藏的作品可能极具帮助。” 在对环境扰动极为敏感的结构中，比如高Q值共振器、光子晶体的缺陷以及纳米尺度的谐振器，不扰动样品而进行的近场测量能力显得格外宝贵。
Alessandro Tuniz强调：“我们已经开发出了一种实用的方法，能够实现超透镜的效果，而不需要实际的超级透镜。这项技术是实现高分辨率图像的第一步，在保持与样品安全距离的同时，避免了对观测对象的任何扭曲。”
