據外媒報道，當提到奇點時我們往往會想到遙遠星系中的大質量黑洞或遙遠的未來有失控的人工智能，但奇點就在我們身邊。奇點僅僅是某些參數未定義的地方。如北極和南極是所謂的坐標奇點，因為它們沒有確定的經度。
光學奇點通常發生在特定波長或顏色的光的相位不明確的時候。這些區域看起來完全黑暗。現在，一些光學奇點–包括光學渦旋–正在被探索用於光通信和粒子操縱，但科學家才剛剛開始了解這些系統的潛力。然而問題仍舊存在–我們能否像駕馭光明一樣駕馭黑暗來打造出強大的新技術？
現在，來自哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員開發了一種控制和塑造光學奇點的新方法。這項技術可用於設計出許多形狀的奇點，而不僅僅只是簡單的曲線或直線。為了展示他們的技術，研究人員製作了一個心臟形狀的奇異片。
“傳統的全息技術在塑造光線方面很好，但在塑造黑暗方面卻很困難，”這項研究的論文資深作者Federico Capasso說道，“我們已經展示了按需奇點工程，從超分辨率顯微鏡技術到新的原子和粒子陷阱，它在廣泛的領域打開了一系列的可能性。”
這項研究發表在《Nature Communications》上。
據悉，Capasso和他的團隊使用帶有精確形狀的納米柱的平面超表面來塑造奇點。
“超表面以一種非常精確的方式讓光的波前在一個表面上傾斜，這樣透射光的干涉模式就產生了擴展的黑暗區域。這種方法使得我們能精確設計對比度極高的黑暗區域，”這項研究的另一位論文首席作者Daniel Lim指出。
工程奇點可以用來將原子困在黑暗區域。這些奇點還可以提高超高分辨率成像。光只能聚焦到大約半個波長（衍射極限）的區域，但黑暗沒有衍射極限，這意味着它可以局限到任何大小。這使得黑暗可以在比光波長小得多的範圍內跟粒子相互作用。這不僅可以用來提供粒子的大小和形狀的信息還可以提供它們的方向。
工程奇點可以超越光波延伸到其他類型的波。
“你也可以在無線電波中設計盲區或在聲波中設計靜默區，”Lim說道，“這項研究指出了在從電子束到聲學等光學以外的波動物理中設計複雜拓撲結構的可能性。”