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鄭玄琦
高級版主 | 4 天前

本篇最後由 鄭玄琦 於 2025-9-10 22:57 編輯

剛剛,手機鏡頭要變天? 以色列女生意外發明光子折玻璃,或改變手機、計算機甚至基礎物理未來!

以色列一位女研究生,偶然發明瞭一種光子折玻璃的技術,可能會讓你手機擁有比頭髮絲還細的微型變焦鏡頭,徹底讓現在五六個“浴霸”式的智慧手機鏡頭下課。
是的,你沒看錯,這是來自特拉維夫大學的光子折紙術 (Photonic Origami),8月21日剛剛發表在頂刊《Optica》雜誌上。 它 不只是摺疊了一片玻璃,它 解決了一個困擾行業多年的頂級難題,並且 展開了未來光學無限的可能, 而它的發現卻純屬一個美麗的意外。

◆ 01 高端光學器件,為何搞不定小小的3D列印?

我們生活在一個3D列印幾乎無所不能的時代,從玩具模型到汽車零件,甚至房子和食物。 那為什麼我們不能直接3D列印出超高品質的微型鏡頭和光學晶元呢?

答案就一個字:糙。
3D列印是「增材製造」,像搭積木一樣一層層疊加材料。 這種方式必然會導致表面存在肉眼看不見的階梯狀紋路和粗糙度。 對於普通物品來說無傷大雅,但對於光學器件,這卻是致命的。

光是一種極其敏感的“處女座”,任何微小的瑕疵都會讓它“抓狂”——發生散射、扭曲,最終導致圖像模糊、信號失真。 在微觀世界里,一點點瑕疵,就足以掀起光的驚濤駭浪。

多年來,科學家們想盡辦法,卻始終無法造出兼具複雜3D結構和原子級光滑度的光學器件。 直到...... 一次意外的發生。

◆ 02 一個手滑的意外,竟「折」出了新世界

故事的主角是論文的第一作者、研究生瑪雅·瑪律霍特拉 (Manya Malhotra)。
當時,她的導師塔爾·卡蒙 (Tal Carmon) 教授讓她去定位一束看不見的鐳射。 常規操作是,逐漸加大鐳射功率,直到照射點受熱發光,從而確定位置。

然而,當瑪雅加大功率后,神奇的一幕發生了:那片超薄的玻璃,沒發光,居然自己...... 彎了! 折了起來!
這個意外的「手滑」,讓整個實驗室都驚呆了。 他們意識到,自己可能無意中撞開了一扇通往新世界的大門。

經過深入研究,他們揭開了背後的秘密:

激光瞬間加熱玻璃的一側,使其局部液化。

在微觀尺度下,液體的表面張力——就是能讓水滴呈球形、水黾在水面行走的力——變得異常強大,甚至遠超重力。

這股強大的表面張力,像一隻無形的手,拉動著液化的玻璃,使其沿著鐳射照射的線條,發生精確無比的摺疊。

整個過程快到眨眼都跟不上——不到1毫秒,加速度超過2000倍重力加速度! 簡直就是微觀世界的「閃電俠」。。
◆ 03 從「折紙」到「萬物」,它能做什麼?

掌握了這項「神技」後,研究團隊開始「炫技」,他們折出的東西一個比一個驚豔:

創紀錄的「玻璃絲」:他們折出了一根長3毫米、厚度僅0.5微米(比頭髮絲還細200倍)的弧形結構,創造了3D結構“細長比”的世界紀錄。
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高精度微型器件:他們可以隨心所欲地控制摺疊,精度高達0.1毫弧度,相當於20奈米的位置控制精度。 從簡單的90度彎折,到複雜的螺旋線,無所不能。

集成超強光學元件:最厲害的是,他們還能在這些摺疊結構上“雕刻”出功能強大的光學元件。 比如,一個表面光滑到極致的凹面鏡,和一個品質因數達800萬的微諧振腔(可以理解為光的“頂級捕手”)。

這些成果意味著什麼?

告別「浴霸」鏡頭:未來的手機,可以用一個通過「折紙術」製造的、極其小巧複雜的微型變焦鏡頭,替代掉現在笨重的多攝模組。 拍照更好,手機更美。

“光”速計算機:製造用光來運算和傳輸信號的光子晶元。 沒有了電子的阻力,未來的電腦和數據中心的運行速度將迎來質的飛躍,同時功耗大大降低。
叩問宇宙終極謎題:研究團隊甚至用這項技術造了一個帶凹面鏡的、超輕的“微型小桌子”。 科學家設想,未來可以用光把它懸浮在真空中,去探測引力在微觀尺度下的微弱變化,這可能為我們理解暗物質這個宇宙最大的謎團之一,提供全新的線索。

這就是用最小的尺度,去叩問宇宙最巨集大的謎題。

從一個實驗室的意外,到可能改變手機、計算機乃至基礎物理學的未來,光子摺紙術的誕生,完美詮釋了科技的魅力。

它告訴我們,換個思路,二維平面的極致工藝,也能“折”出三維世界的無限精彩。

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732
皇帝 | 3 天前

很多科學上重大的發現都是意外,青黴素就是最好的例子,這個意外的發現拯救了全世界人類,就和好友分享的光子折紙技術一樣,這意外的發現促成了這項革命性技術。

簡單來說光子折紙是一種能直接在晶片上將超薄玻璃片精準地摺疊成微觀三維結構的技術。玻璃板不再是平面的,而是可以像紙一樣被摺成各種複雜的立體形狀,包括鏡子、透鏡甚至螺旋結構。

這項技術的應用潛力主要是在鏡頭微型化,如果能用光子折紙技術製造出微型的變焦鏡頭,或許未來一個單一的鏡頭模組就能取代現在多個複雜的鏡頭系統,讓手機鏡頭不再凸出,同時維持甚至提升拍照性能。除了手機鏡頭,這項技術還能在數據處理、感測器、實驗物理等領域發揮作用,例如可以製造出極度輕巧的光學結構,用於探索暗物質等基礎物理難題。

光子折紙技術是光學領域的一大突破,它不僅展示了微觀世界中表面張力的強大力量,也為未來光學元件的設計與製造開闢了全新的道路。

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鄭玄琦 + 30 + 30 樓主太有才啦!

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