阿姆斯特丹大学和斯坦福大学的物理学家团队结合了灯塔的工程理论和静电束缚的“激子”，制造出了世界上最薄的透镜。该透镜厚度仅为0.6纳米，宽度为半毫米，设计仅使用了三种原子的特殊材料——二硫化钨（WS2）。其量子特性使其特别适合形成原子晶格结构，类似于灯塔灯常使用的扁平“菲涅尔透镜”。
数千年来，大多数透镜都依赖于弯曲的形状来折射通过它们的光线以放大物体。而菲涅尔透镜则不需要任何弯曲，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。菲涅尔透镜因其能够将光线衍射到远距离而常用于经典灯塔灯。
[相关：NASA的新型巨型望远镜可能配备液体透镜]。
物理学家们在上个月发表在《Nano Letters》杂志上的一项研究中详细介绍了他们新的原子尺度菲涅尔透镜。在该设计中，聚焦能力来自于二硫化钨独特的量子效应，这使得它能够吸收和重新发射特定波长的光。为此，WS2通过将电子提升到更高的能级来吸收光。然而，由于材料非常小，带负电的电子和它留下的带正电的空间通过静电吸引被束缚在原子晶格中。这些结构被称为“激子”，并且只存在很短的时间，之后电子和空穴重新结合，在此过程中高效地发射光。虽然这个过程在室温下也能工作，但物理学家发现它在低至14开尔文（或-434.47华氏度）的低温环境下尤其有效。
在团队的实验中，研究人员能够使用他们原子薄的二维材料将红光聚焦到距透镜1毫米处。虽然在人类尺度上这很小，但考虑到透镜直径只有0.0000006毫米，这已经非常令人印象深刻了。
但该设计最吸引人的特点之一在于一个可能乍听之下像是缺陷的地方——只有一小部分光被聚焦到一个点，而大部分光则不受影响地穿过透镜。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巨大的优势。
“该透镜可用于那些希望通过透镜的视野不受干扰，但可以捕获一小部分光来收集信息的应用，”他在一份随附声明中说道。“这使其非常适合可穿戴眼镜，例如增强现实眼镜。”
尽管原子菲涅尔透镜不太可能很快出现在 Apple Vision Pro 头显中，但研究人员计划接下来创建和测试更复杂、多用途且可电调的光学设计。
