声超透镜对组织近似物进行亚波长横向成像

超声成像的质量取决于多种因素，例如换能器的频率、带宽、数值孔径。此外超声成像系统在轴向和横向上的分辨率并不相同，轴向分辨率受频率和带宽的限制，横向分辨率的限制是由换能器单元的横向宽度和频率共同决定。虽然轴向和横向分辨率对成像都很重要，但一般横向分辨率更受关注。目前大部分的超声成像系统利用相控阵结合波束形成来提高成像的分辨率。声子晶体是由两种或两种以上物理性质不同的材料组成的周期性结构，其中至少有一种材料（称为散射体）会引起入射声波或振动的散射。基于散射体的大小、形状和排列方式，出现了类似于电子晶体和光子晶体的能带结构。多孔结构、耦合束缚模和负折射率平板透镜都被认为是实现超分辨率的渠道。然而，这种超分辨力通常局限于器件的近场或在表面的几个波长内，使得这种结构在许多应用中不实用。

       利用超材料透镜（ML）来对材料进行成像，特别是对生物材料，从来没有被报道过。最近，来自美国Echonovus公司，北德克萨斯大学（University of North Texas），墨西哥州自治大学（Autonomous University of the State of Mexico）等单位的研究人员展示了一种声学超材料透镜在倏逝区和菲涅耳区以外探测生物组织仿体中的横向亚波长物体特征。超材料透镜产生的准直声束比波束形成聚焦的声束小8倍，获得了超过菲涅耳区极限3.6倍的横向分辨率。在菲涅耳区极限附近的明胶组织仿体中检查了硬物和组织近似肿块。硬物体的横向尺寸和分散尺度分辨率达到0.50个波长，组织近似肿块略高于0.73个波长。本工作展示了超材料在空间成像方面的应用，以及在超过菲涅耳区极限的生物系统中的亚波长成像。文章以“Sub-wavelength lateral detection of tissue-approximating masses using an ultrasonic metamaterial lens”发表在Nature Communications上。（鲁强兵）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19591-2