这种透镜只有三个原子厚，其工作原理就像量子灯塔

阿姆斯特丹大学和斯坦福大学合作的物理学家团队将灯塔工程理论与静电束缚“激子”相结合，打造出世界上最薄的透镜。该设计厚度为 0.6 纳米，宽度为半毫米，仅使用了一种名为二硫化钨 (WS2) 的特殊材料的三个原子，这种材料的量子特性使其特别适合形成原子晶格，类似于灯塔灯中常见的扁平“菲涅尔透镜”。

几千年来，大多数透镜都依靠弯曲的形状来折射穿过它们的光线，从而放大物体。然而，菲涅尔透镜不需要任何类型的曲率，而是利用同心扁平环来衍射光线，环的大小和宽度决定了整个透镜的焦距。菲涅尔透镜通常与经典灯塔灯一起使用，因为它们能够将光线衍射到很远的距离。

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物理学家在上个月发表在《纳米快报》上的一项研究中详细介绍了他们的新型原子级菲涅尔透镜。在这种设计中，聚焦能力来自二硫化钨独特的量子效应，这种效应使其能够吸收和重新发射特定波长的光。为了实现这一点，二硫化钨通过将电子发射到更高的能级来吸收光。然而，由于这种材料非常小，带负电的电子和它留下的带正电的空间会通过静电引力被束缚在原子晶格中。这些结构被称为“激子”，它们只在电子和空穴重新合并之前短暂存在，从而有效地发射光。虽然这个过程在室温下进行，但物理学家发现它在低至 14 开尔文（或 -434.47 华氏度）的超低温环境中特别有效。

在团队的实验中，研究人员能够利用原子级厚度的二维材料将红光聚焦到距离镜头 1 毫米的地方。虽然从人类尺度来看，这个尺寸相对较小，但考虑到镜头直径仅为 0.0000006 毫米，这已经非常令人印象深刻了。

但该设计最有前景的特点之一在于乍一看可能像是一个缺陷——只有一小部分光线聚焦到一个点，而大部分光线不受影响地穿过了镜头。然而，正如研究合著者 Jorik van de Groep 解释的那样，这实际上可能成为一个主要优势。

他在一份附带声明中表示：“这种镜片可用于不干扰视线的应用，但可以利用一小部分光线来收集信息。这使得它非常适合用于增强现实等可穿戴眼镜。”

尽管原子菲涅尔透镜不太可能很快应用于 Apple Vision Pro 耳机，但研究人员计划接下来创建和测试可通过电动调整的更复杂、多用途的光学设计。