来自哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的一组研究人员开发了第一套浸入式的显微镜平板透镜。这种镜头，它可以适用于任何液体，是一种可替代昂贵的已经应用数百年的纯手工打磨透镜的技术方法，这种新兴技术因此提供了很好的成本效益且更加易于操作。

这一研究已发表在《纳米快报》杂志上了。

“这种新的镜头具有克服传统透镜抛光技术弊端的特性，后者的这种传统技术已经使用了几个世纪了，”Federico Capasso说，他是应用物理教授与文顿海因斯高级研究员，目前供职于工程与应用科学学院电气工程专业，是该论文的资深作者。

当光击中一个物体时，它会发生散射。光学显微镜的工作是通过一系列透镜收集散射光并将其重建成图像。然而，对于目标物体的更加精细的详细的几何信息，由于部分散射情况的存在，如光传播的角度太大，则会难以收集。将物体浸没在液体中会减小散射角度，并允许捕获以前不可能捕获的光，从而提高了显微镜的分辨力。

基于这一原理，浸没式显微镜在试样玻片和物镜之间使用一层液体，通常是水或油。这些液体相比自由空间具有较高的折射率，所以空间分辨率通过利用液体的折射率这一额外因素而增加了。

浸没式显微镜和所有显微镜一样，由一系列的级联透镜组成。首先的是被称为前透镜，是最小和最重要的组成部分。只有几毫米大小，这些半圆形镜片看起来像保存完好的雨滴。

由于其独特的形状，大多数前镜头的高端显微镜今天生产的模式仍是手工抛光。这个过程中，毫不奇怪是昂贵且费时，并且这种方法生产的镜头只能工作在几个特定的折射率浸泡液体中。所以，如果一个标本是在血液中而另一个需要在水下，那你需要手工制作两个不同的镜头。

为了简化和加速这一过程，工程与应用科学学院的研究人员利用纳米技术设计一个前平面透镜，可以很容易地为不同折射率的液体定制和制造不同的镜头。镜头是由二氧化钛纳米薄膜阵列覆盖，并采用了单步光刻工艺。

“这些镜头使用了一个单一的层光刻技术，这一技术已经广泛应用在工业生产上，” Wei Ting Chen说，他是该论文的第一作者，且是工程与应用科学学院一名博士后研究员。“利用这种现有的铸造技术和纳米压印技术，可以实现具有高性价比且可浸没式光学镜头的大批量生产。”

使用这种技术，该团队设计了一种超级镜头，不仅可以匹配任何浸泡液，也可以匹配不同折射率的多层溶液。这对于一些特殊应用环境中的成像是特别重要的，如人的皮肤。

“我们的浸泡元透镜可以考虑表皮和真皮折射率下的光聚焦，即在没有额外的复杂设计的情况下实现人体皮肤下的组织的观察，”Alexander Zhu说，他也是工程与应用科学学院的研究人员并且是该论文的合作作者。

“我们预计，浸入式的超级镜头会发现许多应用场景，不仅在生物成像方面，而是会实现一种全新的应用，并最终超越在现在市场上主流的传统镜头，” Capasso说。