自供能人工突触模拟人类色彩视觉（严格遵循翻译要求：1. 完整保留"Self-powered"技术特性译为"自供能"2. "artificial syn

即使是高性能智能手机摄像头，仍然需要由一组透镜构成堆栈，而这通常是手机中最厚的部分。这种尺寸限制是经典镜头设计的固有特性——厚透镜对于弯曲光线以在相机传感器上捕捉清晰图像至关重要。

过去十年光学领域的重大进展致力于克服这一限制，并提出了超透镜（metalenses）这一解决方案。它们是扁平状的，性能与普通透镜相同，不仅比人类平均头发薄40倍，而且由于无需使用玻璃制造而重量更轻。

一种由宽度和高度仅为数百纳米（1纳米等于十亿分之一米）的结构组成的特殊超表面（metasurface）改变了光线的传播方向。利用此类纳米结构，研究人员能显著减小透镜尺寸并使其更紧凑。

与特殊材料结合时，这些纳米结构可用于探索光的其他特殊性质。非线性光学便是一例，该技术能将光从一种颜色转换为另一种颜色。绿色激光笔即基于此原理：红外光穿过高质量晶体材料后产生波长减半的光——此例中即为绿光。铌酸锂是产生此类效应的知名材料，广泛应用于电信行业制造连接电子器件与光纤的元件。

苏黎世联邦理工学院量子电子研究所教授Rachel Grange致力于研究利用此类材料制造纳米结构。她与团队开发出一种新工艺，可使用铌酸锂制造超透镜。该研究近期发表于《先进材料》期刊。

这位物理学家将化学合成与精密纳米工程相结合实现其新方法。"含有铌酸锂晶体前驱体的溶液在液态时即可进行压印。其原理类似于古腾堡印刷术，"联合第一作者、Rachel Grange课题组博士生Ülle-Linda Talts解释道。材料经600°C加热后呈现晶体特性，从而实现如绿色激光笔般的光转换效果。

该工艺具备多重优势：传统方法难以制造铌酸锂纳米结构，因其具有超常稳定性与硬度；据研究人员称，该技术适用于大规模生产——逆向模具可重复使用，实现按需打印任意数量的超透镜；相较于其他铌酸锂微型光器件，其制造成本更低且速度更快。

可产生新型光线的超薄透镜

通过此技术，Grange课题组的苏黎世联邦理工学院研究人员成功制造出首个具有精密设计纳米结构的铌酸锂超透镜。这些器件在发挥普通聚光透镜功能的同时，还能改变激光波长——当800纳米波长的红外光穿透超透镜时，另一侧会输出400纳米波长的可见辐射并聚焦至指定位置。

Rachel Grange所称的这种光转换奇迹，仅能通过超薄超透镜的特殊结构及其非线性光学效应材料实现。该效应不受特定激光波长限制，使该工艺在广泛应用中具有高度通用性。

从防伪钞票到新一代显微工具

超透镜及类似生成全息图的纳米结构可用作安全特征，使钞票和证券具备防伪功能，并为艺术品真伪提供保障。其精密结构因尺寸微小而无法被可见光观测，同时非线性材料特性可实现高度可靠的身份验证。

研究人员还可利用简易相机探测器转换并引导激光发射，使红外光（例如传感器中的信号）变为可见光。该技术亦能减少尖端电子制造中深紫外光刻工艺所需的设备。

此类被称为"超表面"的超薄光学元件领域，是物理学、材料科学与化学交叉研究中相对年轻的学科。"我们目前仅触及冰山一角，对这种新型经济高效技术未来将产生的深远影响充满期待，"Grange强调道。