POSTECH 成功大量生產可見光波長金屬透鏡
你是否厭倦了智慧型手機背面的相機凸起？名列 2019 年世界經濟論壇前 10 項未來技術之一的金屬透鏡 - 一種由奈米結構陣列組成的極薄輕量級光學裝置 - 或可成為解決方案。該透鏡當前在科學界受到廣泛關注，甚至被刊登在了 Nature Photonics 的專題期刊中。然而金屬透鏡的生產需要高精度的技術，且成本較高，這對於它們的可擴充套件制造構成了挑戰。
在具有開創性的研究成果中，由韓國浦項科技大學的 Junsuk Rho 教授（機械工程系、化學工程系）領導的研究團隊成功地大規模生產了可見光波長下的金屬透鏡，這是全球首次。該團隊還包括機械工程系的博士候選人 Joohoon Kim 和 Junhwa Seong 以及韓國大學的材料科學與工程教授 Heon Lee 和 Wonjoong Kim 以及工業科學技術研究院（RIST）的 Gyoseon Jeon 博士和 Dong Hyun Yoon 博士。他們的研究發現最近刊登在了 Nature Materials 上。
這個團隊透過結合半導體和顯示制造領域使用的兩種技術——光刻技術和奈米壓印技術，克服了制造過程的約束。電子束光刻首先制造出單一圖案，然後使用深紫外 ArF 光刻（photolithography）技術復制該圖案，制造出 12 英寸的母印。最後使用這個母印和奈米壓印技術，他們能夠高速成功生產直徑爲 1 釐米的金屬透鏡。
基於奈米壓印技術的傳統奈米級結構所需要的折射率較低，其效率只有約 10%，因此需要顯著提高其效率的成本。研究團隊透過在透鏡上塗覆大約 20 奈米厚度的二氧化鈦（TiO 2 ）來將透鏡的效率提高到了 90%。否則的話，他們可能無法透過這兩項技術的結合，以簡單的工藝生產高效能的金屬透鏡。
此外該團隊還透過使用金屬透鏡成功建立了顯示紅色、綠色和藍色影象的輕量級虛擬現實裝置，從而證實了金屬透鏡的實用性。
該研究透過兩種現有技術的協同作用邁向了金屬透鏡的商業化，被選爲 POSCO-POSTECH-RIST 融合研究院的首個專案。這一結果有望加速大規模生產金屬透鏡，並爲 POSCO 從一個鋼鐵制造商轉型爲面向未來的材料公司提供重要機遇。
研究團隊的領導研究員 Junsuk Rho 在其部落格中表示："本研究表明，我們成功地將在研究階段已經有 20 年的未來材料研究帶到了工業階段，並將其應用於現實生活中。這一成就的意義在於，我們已經成功地在晶圓尺寸下大規模生產了可見光金屬透鏡，這是當前世界上最先進的技術。"
金屬透鏡的商業化前景
現代科技與材料科技的革新推動着現代社會的發展，而金屬透鏡正是最新的熱門技術之一。在科技的飛速發展中，它已被用於各種各樣的領域，如光學通訊、折射望遠鏡、寬頻成像等。
與傳統的玻璃透鏡技術相比，金屬透鏡具有許多優勢。首先它們是超薄且非球形的，可以使其更適合應用於微型裝置，如智慧手表和醫學成像。其次金屬透鏡因其具有比玻璃透鏡更優異的折射率而被認爲是更高效的，因此在光通訊中也應該能夠發揮更好的作用。但是金屬透鏡的成本也更高。
突破性的發現給金屬透鏡的商業化帶來了轉機，並爲這項技術的開發提供了一個巨大的機會。在未來，金屬透鏡將被應用於制造諸如耳機、智慧手機等小型家用電子產品，並可以在更廣泛的視覺裝置中取代傳統的鏡片，在微型裝置中具有很多應用前景。
我的看法
本項研究證實了採用新型生產工藝的金屬透鏡的大規模生產是可行的，這爲金屬透鏡在光學和生物學成像中的廣泛應用開闢了新前景。基於本項大規模生產金屬透鏡的成功，預計將爲相關產業提供各種優秀的商業應用。隨着越來越多的研究人員加入到這一領域，並推進相關技術的研究和開發，金屬透鏡的各種應用前景將變得更廣泛。但是生產成本在當前仍然是約束其發展的一個主要因素。
從哲學上看，這一項研究的成功再次證實了我們在探索新技術方面的無限潛力。只要我們擁有相互合作，共同推進科技的社會氛圍，並承擔起應有的社會責任，我們就可以挑戰和突破現有技術的局限。
對於相關企業來說最好的建議是加固技術研發、完善相關技術，以使生產成本得以降低，並使金屬透鏡研究得以大規模生產從而得到廣泛應用。同時讓相關領域的從業人員和消費者對其發展潛力有一個清晰的認識，將爲基於金屬透鏡技術開發新的、更好的產品提供更多的機遇。
