據(jù)外媒New Atlas報(bào)道，現(xiàn)代變焦鏡頭的工作原理非常奇妙，但打開(kāi)一個(gè)鏡頭后，會(huì)看到一個(gè)真正可怕的微機(jī)械復(fù)雜程度，當(dāng)操作變焦或?qū)弓h(huán)時(shí)，20個(gè)或更多的拋光玻璃元件以不同的速度向不同的方向移動(dòng)。事實(shí)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(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)新研發(fā)成果，聲稱可以利用一種完全不需要移動(dòng)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(xiě)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(lái)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(tuán)隊(duì)將硒加入其中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入熱量時(shí)，其原子結(jié)構(gòu)“從無(wú)定形、隨機(jī)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(jì)成以某種方式折射或反射光線。當(dāng)材料被加熱時(shí)，其光學(xué)特性會(huì)發(fā)生變化。在該團(tuán)隊(duì)原型的配置中，它在室溫下將紅外光聚焦在一個(gè)近點(diǎn)上，然后隨著加熱將其焦點(diǎn)移到更遠(yuǎn)的地方。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)將元透鏡放置在一個(gè)舞臺(tái)上，并用調(diào)諧到紅外波段的激光束照射它來(lái)測(cè)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(yuǎn)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(méi)有移動(dòng)部件的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)定位在不同深度的重疊物體的無(wú)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(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家顧天說(shuō)。

該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為可以用集成的微加熱器來(lái)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(shí)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(diǎn)重置到最小距離。

“一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)人制造一個(gè)光學(xué)器件時(shí)，調(diào)整其特性的后加工是非常具有挑戰(zhàn)性的，”團(tuán)隊(duì)成員Mikhail Shalaginov說(shuō)。“這就是為什么擁有這種平臺(tái)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(diǎn)。”

該團(tuán)隊(duì)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(guò)進(jìn)一步的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)的超小型變焦鏡頭，沒(méi)有活動(dòng)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