以色列一位女研究生，偶然發(fā)明了一種光子折玻璃的技術(shù)，可能會(huì)讓你手機(jī)擁有比頭發(fā)絲還細(xì)的微型變焦鏡頭，徹底讓現(xiàn)在五六個(gè)“浴霸”式的智能手機(jī)鏡頭下課。

是的，你沒(méi)看錯(cuò)，這是來(lái)自特拉維夫大學(xué)的光子折紙術(shù) (Photonic Origami)，8月21日剛剛發(fā)表在頂刊《Optica》雜志上。它不只是折疊了一片玻璃，它解決了一個(gè)困擾行業(yè)多年的頂級(jí)難題，并且展開(kāi)了未來(lái)光學(xué)無(wú)限的可能，而它的發(fā)現(xiàn)卻純屬一個(gè)美麗的意外。

◆ 01 高端光學(xué)器件，為何搞不定小小的3D打印？

我們生活在一個(gè)3D打印幾乎無(wú)所不能的時(shí)代，從玩具模型到汽車(chē)零件，甚至房子和食物。那為什么我們不能直接3D打印出超高質(zhì)量的微型鏡頭和光學(xué)芯片呢？

答案就一個(gè)字：糙。

3D打印是“增材制造”，像搭積木一樣一層層疊加材料。這種方式必然會(huì)導(dǎo)致表面存在肉眼看不見(jiàn)的階梯狀紋路和粗糙度。對(duì)于普通物品來(lái)說(shuō)無(wú)傷大雅，但對(duì)于光學(xué)器件，這卻是致命的。

光是一種極其敏感的“處女座”，任何微小的瑕疵都會(huì)讓它“抓狂”——發(fā)生散射、扭曲，最終導(dǎo)致圖像模糊、信號(hào)失真。在微觀世界里，一點(diǎn)點(diǎn)瑕疵，就足以掀起光的驚濤駭浪。

多年來(lái)，科學(xué)家們想盡辦法，卻始終無(wú)法造出兼具復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)和原子級(jí)光滑度的光學(xué)器件。直到……一次意外的發(fā)生。

◆ 02 一個(gè)手滑的意外，竟“折”出了新世界

故事的主角是論文的第一作者、研究生瑪雅·馬爾霍特拉 (Manya Malhotra)。

當(dāng)時(shí)，她的導(dǎo)師塔爾·卡蒙 (Tal Carmon) 教授讓她去定位一束看不見(jiàn)的激光。常規(guī)操作是，逐漸加大激光功率，直到照射點(diǎn)受熱發(fā)光，從而確定位置。

然而，當(dāng)瑪雅加大功率后，神奇的一幕發(fā)生了：那片超薄的玻璃，沒(méi)發(fā)光，居然自己……彎了！折了起來(lái)！

這個(gè)意外的“手滑”，讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)室都驚呆了。他們意識(shí)到，自己可能無(wú)意中撞開(kāi)了一扇通往新世界的大門(mén)。

經(jīng)過(guò)深入研究，他們揭開(kāi)了背后的秘密：

激光瞬間加熱玻璃的一側(cè)，使其局部液化。

在微觀尺度下，液體的表面張力——就是能讓水滴呈球形、水黽在水面行走的力——變得異常強(qiáng)大，甚至遠(yuǎn)超重力。

這股強(qiáng)大的表面張力，像一只無(wú)形的手，拉動(dòng)著液化的玻璃，使其沿著激光照射的線條，發(fā)生精確無(wú)比的折疊。

整個(gè)過(guò)程快到眨眼都跟不上——不到1毫秒，加速度超過(guò)2000倍重力加速度！簡(jiǎn)直就是微觀世界的“閃電俠”。

◆ 03 從“折紙”到“萬(wàn)物”，它能做什么？

掌握了這項(xiàng)“神技”后，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始“炫技”，他們折出的東西一個(gè)比一個(gè)驚艷：

創(chuàng)紀(jì)錄的“玻璃絲”：他們折出了一根長(zhǎng)3毫米、厚度僅0.5微米（比頭發(fā)絲還細(xì)200倍）的弧形結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了3D結(jié)構(gòu)“細(xì)長(zhǎng)比”的世界紀(jì)錄。

高精度微型器件：他們可以隨心所欲地控制折疊，精度高達(dá)0.1毫弧度，相當(dāng)于20納米的位置控制精度。從簡(jiǎn)單的90度彎折，到復(fù)雜的螺旋線，無(wú)所不能。

集成超強(qiáng)光學(xué)元件：最厲害的是，他們還能在這些折疊結(jié)構(gòu)上“雕刻”出功能強(qiáng)大的光學(xué)元件。比如，一個(gè)表面光滑到極致的凹面鏡，和一個(gè)品質(zhì)因子達(dá)800萬(wàn)的微諧振腔（可以理解為光的“頂級(jí)捕手”）。

這些成果意味著什么？

告別“浴霸”鏡頭：未來(lái)的手機(jī)，可以用一個(gè)通過(guò)“折紙術(shù)”制造的、極其小巧復(fù)雜的微型變焦鏡頭，替代掉現(xiàn)在笨重的多攝模組。拍照更好，手機(jī)更美。

“光”速計(jì)算機(jī)：制造用光來(lái)運(yùn)算和傳輸信號(hào)的光子芯片。沒(méi)有了電子的阻力，未來(lái)的電腦和數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行速度將迎來(lái)質(zhì)的飛躍，同時(shí)功耗大大降低。

叩問(wèn)宇宙終極謎題：研究團(tuán)隊(duì)甚至用這項(xiàng)技術(shù)造了一個(gè)帶凹面鏡的、超輕的“微型小桌子”?？茖W(xué)家設(shè)想，未來(lái)可以用光把它懸浮在真空中，去探測(cè)引力在微觀尺度下的微弱變化，這可能為我們理解暗物質(zhì)這個(gè)宇宙最大的謎團(tuán)之一，提供全新的線索。

這就是用最小的尺度，去叩問(wèn)宇宙最宏大的謎題。

從一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的意外，到可能改變手機(jī)、計(jì)算機(jī)乃至基礎(chǔ)物理學(xué)的未來(lái)，光子折紙術(shù)的誕生，完美詮釋了科技的魅力。

它告訴我們，換個(gè)思路，二維平面的極致工藝，也能“折”出三維世界的無(wú)限精彩。

參考文獻(xiàn)：Malhotra, M., Ben-Daniel, R., Cheng, F., & Carmon, T. (2025). Photonic Origami of Silica on a Silicon Chip with Microresonators and Concave Mirrors. Optica, 12(9), 1338. https://doi.org/10.1364/OPTICA.560597