“90后”追光者：挑战科学极限

论文被《科学》接收了。收到通知的那一刻，郭相东知道自己3年前的那个决定做对了。

当时，他放弃来自互联网头部企业的高薪职位邀约函，转而申请中国科学院特别研究助理项目，选择留在中国科学院国家纳米科学中心（以下简称纳米中心）继续从事科研工作。

纳米中心研究员戴庆课题组、香港大学教授张霜课题组近日联合其他合作者，共同制造了迄今分辨率最高的光学成像透镜，超越了传统光学成像分辨率的极限。这项极具创造性的研究成果在《科学》上发表。

戴庆，英国帝国理工学院教授John Pendry，张霜和中国科学院外籍院士、香港大学教授张翔是这篇论文的共同通讯作者，香港大学博士后管福鑫、博士生曾可博和郭相东为论文共同第一作者。

大约半年前，郭相东的师兄、纳米中心副研究员胡海也在《科学》上发表了论文。这两位“90后”的年轻学者是戴庆课题组毕业的第一位和第二位博士生。

他们为何如此高产，有哪些“秘籍”？

理论+实验双修

2020年，站在博士毕业的十字路口，郭相东面临重大抉择。做科研是他的兴趣，但一份来自互联网企业的高薪职位邀约函，拨动了他内心的天平。这时，导师戴庆转发了一条关于申请中国科学院“特别研究助理”的通知。这是中国科学院为了聚集青年人才从2019年起设置的人才项目。

经过激烈竞争，郭相东最终入选，获得3年共计60万元的经费资助。他拒绝了企业抛来的橄榄枝，坚定选择了追逐科研梦想的道路。他的感受是，“特别研究助理”优厚的福利待遇为青年科研人员在大城市生活解除了后顾之忧，让他可以一心扑在科研上。

3年后，郭相东如愿完成一项极具创造力的工作，并将其发表于《科学》。“工作的原创性很高，在理论革新和实验设计上都令人眼前一亮。”他说。

这项工作的目标是进一步提升光学成像技术的分辨率。作为一种新型光学成像技术，“超透镜”可以突破传统光学成像分辨率的极限，生成亚波长级别的图像。

具有“极化激元”模式的材料正是实现超透镜的优良材料。“极化激元”是一种由入射光与材料表界面相互作用形成的特殊电磁模式，通过压缩光场，可以实现纳米尺度光信息的传输和处理。

然而，光学系统本身带来的“误差”——“本征损耗”始终存在，阻碍着超透镜分辨率的进一步提高。近20年来，全球科学家围绕这一关键科学问题进行了探索，一直没能提出有效解决方案。

郭相东所在的戴庆课题组与香港大学以及帝国理工学院的学者合作，围绕这个难题开展攻关。

研究团队从理论上创造性地提出“借助多频率组合的复频波激发来获得虚拟增益”的方案。他们用数学公式将复杂的光波转化为几种简单光波的组合，并利用简单光波提供的信息弥补图像质量因“本征损耗”导致的损失。

这是一种巧妙的方法，如同用数学计算将光谱中不同颜色的光合成一种颜色的光，新合成的光比原来不同颜色的光显示出更多细节。

理论上证明这种方法可行之后，科研团队又将这一设想变成了现实。来自张霜课题组的管福鑫等人完成了微波实验验证，郭相东完成了光频段实验验证。其间，光频段的“基于合成复频波的碳化硅声子极化激元光学超透镜”出炉。

近年来，郭相东致力于追求光与物质相互作用的极限，探索原子制造技术下高压缩的极化激元材料和器件设计。他选中一种高压缩的极化激元材料作为基础，亲手做出了合成复频波的超透镜。

实验证明，新的超透镜将分辨率极限提高了约一个量级，达到了百纳米水平。这意味着，科研人员能够用光学成像的手段“看到”百纳米大小的物质。

追求新奇现象以外

同时实现理论与实验的革新并不容易，这离不开青年科研人员的专心治学。和众多来自中国科学院的青年科研人一样，郭相东的师兄胡海深有同感，中国科学院为他们提供了高水平的平台和条件。