據(jù)外媒New Atlas報道，現(xiàn)代變焦鏡頭的工作原理非常奇妙，但打開一個鏡頭后，會看到一個真正可怕的微機械復(fù)雜程度，當(dāng)操作變焦或?qū)弓h(huán)時，20個或更多的拋光玻璃元件以不同的速度向不同的方向移動。事實上，這些東西在與家具碰撞，暴露于雨水，灰塵和溫度變化的情況下可持續(xù)多年使用。但麻省理工學(xué)院（MIT）材料研究團隊的一項新研發(fā)成果，聲稱可以利用一種完全不需要移動的透明相變材料，快速準(zhǔn)確地聚焦光線。

這種材料是可重寫CD和DVD中使用的鍺/銻/碲材料的一種新變化。在這些應(yīng)用中，激光熱被用來在透明和不透明狀態(tài)之間切換材料。但麻省理工學(xué)院的團隊將硒加入其中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入熱量時，其原子結(jié)構(gòu)“從無定形、隨機的原子糾纏轉(zhuǎn)變?yōu)楦行虻木w結(jié)構(gòu)”，在不改變其透明度的情況下改變了其折射能力。

元透鏡的表面刻有微小的、精確的圖案結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計成以某種方式折射或反射光線。當(dāng)材料被加熱時，其光學(xué)特性會發(fā)生變化。在該團隊原型的配置中，它在室溫下將紅外光聚焦在一個近點上，然后隨著加熱將其焦點移到更遠的地方。

該團隊通過將元透鏡放置在一個舞臺上，并用調(diào)諧到紅外波段的激光束照射它來測試元透鏡。研究人員將兩張不同距離的透明分辨率圖放在它的面前，發(fā)現(xiàn)它在室溫下能夠分辨出較近的那張圖的銳利圖像，而在加熱后，即使在移除熱源后，也能分辨出較遠的那張圖的同樣銳利圖像。

“我們的結(jié)果表明，我們的超薄可調(diào)諧透鏡，在沒有移動部件的情況下，可以實現(xiàn)對定位在不同深度的重疊物體的無畸變成像，可以與傳統(tǒng)的、笨重的光學(xué)系統(tǒng)相媲美。”麻省理工學(xué)院材料研究實驗室的研究科學(xué)家顧天說。

該團隊認(rèn)為可以用集成的微加熱器來制造，它可以 “用短的毫秒脈沖快速加熱材料”，精確地調(diào)整溫度，以便在最小和最大焦距之間的中間狀態(tài)范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)調(diào)焦--盡管目前還不清楚它能夠以多快的速度冷卻并將焦點重置到最小距離。

“一般來說，當(dāng)一個人制造一個光學(xué)器件時，調(diào)整其特性的后加工是非常具有挑戰(zhàn)性的，”團隊成員Mikhail Shalaginov說。“這就是為什么擁有這種平臺就像光學(xué)工程師的圣杯，可以讓（金屬烯）在大范圍內(nèi)有效地切換焦點。”

該團隊表示，這種紅外原型可以在微型熱瞄準(zhǔn)鏡、超小型熱像儀和低調(diào)的夜視鏡中發(fā)揮作用。研究人員稱，通過進一步的發(fā)展，可以實現(xiàn)智能手機的超小型變焦鏡頭，沒有活動部件等等。

有關(guān)該研究的論文發(fā)表在《自然通訊》雜志上。
責(zé)編AJX