一点点的距离就能带来截然不同的结果。这是悉尼大学纳米研究所的两名研究人员最近在他们的“超级透镜”新方法研究中得出的结论，这是一种无需任何实际透镜就能看到比光波长更小的物体的方法。

研究人员找到了一种突破衍射极限的新方法，这种方法可以防止你辨别任何小于反射光波长的特征。小于该特征的特征仅被编码在所谓的倏逝波中，其振幅呈指数衰减，并且在几个波长内几乎完全消失。

此前，倏逝波是通过将光电导探头放置在被成像物体旁边来检测的，这可能会扭曲结果。人们曾假设，当探头距离物体太远时——甚至是距离物体较远的十分之一波长——亚波长信息就会完全丢失。“我们意识到它并没有丢失。它真的非常非常暗，”作者鲍里斯·库尔梅 (Boris Kuhlmey)说道。

为了重新获得高分辨率信息，研究人员需要使用由特殊设计的超材料制成的超级透镜来放大暗淡信号。但库尔梅和合著者亚历山德罗·图尼兹没有使用物理镜头，而是使用数值计算来获得相同的结果。他们测量了由倏逝波引起的电磁场的微小波动，并通过应用描述波如何消失的方程来实际上放大这些波动。然后，他们可以在后处理过程中重建原始场，实现衍射极限大小四分之一的分辨率。

研究人员演示了光电导天线如何扫描样品，该样品的直径小于 4 毫米，特征小至 0.15 毫米

这很重要，因为他们使用的波长约为 1 毫米，属于太赫兹频率范围。尽管物理超级透镜已经在其他频率上得到了证明，但在这里尚未实现。

库尔梅说，太赫兹频谱区域是一个相对较新的研究领域，部分原因是太赫兹频率太高，无法用于电子学，而太低，无法用于光子学。但由于水对太赫兹频率有很强的吸收力，这种频率在生物研究中可能很重要，而且对于透视半导体芯片上使用的陶瓷涂层等也很重要。“在光谱的每个部分，你都会发现新的物理学，”库尔梅说。

图尼兹和库尔梅指出，他们的方法并不是第一个突破衍射极限的方法，也不代表所达到的最高分辨率。其他技术，例如使用非常接近的探头的技术，可以提供更好的分辨率。但这一决议是有代价的。这些方法速度慢并且只能用于扫描小区域。“我们正在向人们可以考虑的可用高分辨率技术库中添加内容，”图尼斯说。

为了在没有超级透镜的情况下实现高分辨率太赫兹成像，图尼兹和库尔梅必须将昂贵的探头放置在距离被观察样品不到一毫米的地方。图尼兹总是担心仪器会刮擦样品并损坏任何一个物体。更糟糕的是，探头可能会扭曲其测量的磁场。或者，使用物理透镜放大倏逝波来阻挡一些光。通过虚拟地执行超级透镜，研究人员消除了这种损失。“从某种意义上说，这是一个利基市场，但世界各地的实验室都拥有这样的设备来理解真正复杂的事物，”图尼兹说。

“将会有非常美妙的应用，”库尔梅补充道，尽管他承认这不太可能彻底改变显微镜技术。

事实上，根据密歇根理工大学研究超级透镜的杜尔杜·古尼 (Durdu Guney)的说法，澳大利亚方法的核心后处理与显微镜其他领域常规使用的技术类似。尽管太赫兹成像的应用是新的，古尼说，“从概念上讲，我认为这个想法并不是很新颖。” 他的研究在更高的光学频率中使用了类似的技术，其中超级透镜更为先进。古尼还质疑这种方法对于更复杂的物体是否有效，这些物体的一些特征可能会被噪音淹没。

研究发表后，图尼兹和库尔梅发现它已发布在社交媒体上，评论者开玩笑地暗示了警察程序电视节目中的一个比喻，其中的角色“增强”了模糊的闭路电视录像以揭示关键细节。图尼兹承认，使用真实的物理学概念，最终结果非常相似。“它正在把荒谬变成现实。”