日前，中國(guó)激光雜志社發(fā)布“2021中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”，哈工大(深圳)材料科學(xué)與工程學(xué)院肖淑敏教授團(tuán)隊(duì)“偏振不敏感寬帶二氧化鈦消色差超構(gòu)透鏡在近紅外生物成像中的應(yīng)用”入選“2021中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”。

近紅外區(qū)間的光對(duì)生物組織有著較強(qiáng)的穿透力，但目前的寬帶消色差超構(gòu)透鏡，主要集中在可見(jiàn)光波段和1200納米以外的紅外波段。目前近紅外一區(qū)(650—950納米)的寬帶消色差超構(gòu)透鏡數(shù)值孔徑小，聚焦效率低，極大地阻礙了在熒光成像領(lǐng)域的應(yīng)用。

該團(tuán)隊(duì)針對(duì)聚焦生物成像需求，對(duì)二氧化鈦超構(gòu)透鏡的制備工藝進(jìn)行了創(chuàng)新，通過(guò)刻蝕的方法，將二氧化鈦納米柱的高度從目前的600納米提高到了1500納米，深寬比超過(guò)了30∶1，具有接近90°的垂直側(cè)壁。在650—1000納米的工作范圍內(nèi)，對(duì)任意偏振態(tài)的光實(shí)現(xiàn)了消色差功能，將聚焦效率進(jìn)行了大幅提升，首次實(shí)現(xiàn)平均聚焦效率為88%、最高效率超過(guò)90%的偏振不依賴寬帶消色差超構(gòu)透鏡。

這種高效率的消色差超構(gòu)透鏡，在生物成像領(lǐng)域有著完美的應(yīng)用。使用該透鏡可以對(duì)海拉細(xì)胞進(jìn)行成像，在生物成像的應(yīng)用方面已經(jīng)可以與傳統(tǒng)物鏡相媲美。高效率寬帶消色差超構(gòu)透鏡成像質(zhì)量媲美于同數(shù)值孔徑下的傳統(tǒng)物鏡。輕薄小型的超構(gòu)透鏡有望搭載在便攜式設(shè)備和無(wú)繩微型機(jī)器人中，進(jìn)一步方便生物成像的應(yīng)用。

該成果為將來(lái)輕薄小巧的超構(gòu)透鏡替換傳統(tǒng)透鏡提供了可能，也為醫(yī)療成像領(lǐng)域機(jī)載光學(xué)器件的進(jìn)一步小型化和集成化帶來(lái)了希望。相關(guān)研究成果于2021年9月21日發(fā)表在《自然通訊》雜志上，博士研究生王雨杰為論文第一作者，陳欽杪、楊文宏、紀(jì)子恒為共同第一作者，肖淑敏教授為通訊作者。

科研成果入選“2021中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”，是該團(tuán)隊(duì)不斷向科學(xué)更深處進(jìn)軍的一個(gè)縮影。王雨杰說(shuō)，連續(xù)幾年進(jìn)行工藝開發(fā)是枯燥的，甚至有不少令人“崩潰”的時(shí)刻，但在肖淑敏教授和宋清海教授的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)成員不但沒(méi)有畏難，反而選擇了更多“硬骨頭”進(jìn)行攻關(guān)。獲獎(jiǎng)后，團(tuán)隊(duì)表示將繼續(xù)鉚足干勁，努力解決更多“卡脖子”問(wèn)題，為科技創(chuàng)新作出更大貢獻(xiàn)。

(首席記者 吳吉 通訊員 王雨杰 謝梁暉)