Superlens
एक सुपरलेन्स, या सुपर लेंस, एक ऐसा लेंस है जो विवर्तन सीमा से परे जाने के लिए मेटामेट्रियल्स का उपयोग करता है। विवर्तन सीमा पारंपरिक लेंस और सूक्ष्मदर्शी की एक विशेषता है जो प्रकाश तरंग दैर्ध्य और वस्तुनिष्ठ लेंस के संख्यात्मक छिद्र एन. ए. के आधार पर उनके संकल्प की सूक्ष्मता को सीमित करती है। कई लेंस डिजाइन प्रस्तावित किए गए हैं जो किसी न किसी तरह से विवर्तन सीमा से परे जाते हैं, लेकिन उनमें से प्रत्येक का सामना बाधाओं और बाधाओं से होता है। 1873 में अर्न्स्ट अबे ने बताया कि पारंपरिक लेंस किसी भी छवि के कुछ ठीक विवरण को पकड़ने में असमर्थ हैं। सुपरलेन्स का उद्देश्य इस तरह के विवरणों को पकड़ना है। पारंपरिक लेंसों की इस सीमा ने जैविक विज्ञान में प्रगति को बाधित किया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक वायरस या डी. एन. ए. अणु को उच्चतम शक्ति वाले पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी से हल नहीं किया जा सकता है। यह सीमा सेलुलर प्रोटीन की सूक्ष्म प्रक्रियाओं तक फैली हुई है जो अपने प्राकृतिक वातावरण में एक जीवित कोशिका के सूक्ष्म नलिकाओं के साथ चलती हैं। इसके अतिरिक्त, कंप्यूटर चिप्स और परस्पर संबंधित माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स का निर्माण उत्तरोत्तर छोटे पैमाने पर जारी है। इसके लिए विशेष ऑप्टिकल उपकरण की आवश्यकता होती है, जो सीमित भी है क्योंकि ये पारंपरिक लेंस का उपयोग करते हैं। इसलिए, एक सुपरलेन्स को नियंत्रित करने वाले सिद्धांतों से पता चलता है कि इसमें डीएनए अणुओं की इमेजिंग, सेलुलर प्रोटीन प्रक्रियाओं और छोटे कंप्यूटर चिप्स और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के निर्माण में सहायता करने की क्षमता है। पारंपरिक लेंस केवल प्रसारित होने वाली प्रकाश तरंगों को पकड़ते हैं। ये वे तरंगें हैं जो प्रकाश स्रोत या किसी वस्तु से लेंस या मानव आंख तक जाती हैं। इसे वैकल्पिक रूप से सुदूर क्षेत्र के रूप में अध्ययन किया जा सकता है। इसके विपरीत, एक सुपरलेन्स किसी वस्तु की सतह के ऊपर रहने वाली प्रकाश तरंगों और तरंगों को प्रसारित करता है, जिनका, वैकल्पिक रूप से, दूर क्षेत्र और निकट क्षेत्र दोनों के रूप में अध्ययन किया जा सकता है। 20वीं शताब्दी की शुरुआत में "सुपरलेन्स" शब्द का उपयोग डेनिस गैबर द्वारा कुछ अलग वर्णन करने के लिए किया गया थाः एक यौगिक लेंसलेट सरणी प्रणाली। किसी वस्तु की छवि को उस वस्तु की विशेषताओं के मूर्त या दृश्य प्रतिनिधित्व के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। छवि निर्माण के लिए एक आवश्यकता विद्युत चुम्बकीय विकिरण के क्षेत्रों के साथ बातचीत है। इसके अलावा, विशेषता विवरण, या छवि संकल्प का स्तर, विकिरण की लहर की लंबाई तक सीमित है। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी के साथ, छवि उत्पादन और रिज़ॉल्यूशन दृश्य प्रकाश की लहर की लंबाई पर निर्भर करता है। हालांकि, एक सुपरलेन्स के साथ, इस सीमा को हटाया जा सकता है, और छवि का एक नया वर्ग उत्पन्न किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी इस संकल्प सीमा को पार कर सकती है। दूसरी ओर, ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी, 200 नैनोमीटर से कुछ अधिक मूल्य तक सीमित नहीं हो सकती है। हालाँकि, ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी के साथ संयुक्त नई तकनीकों ने फीचर रिज़ॉल्यूशन में वृद्धि की अनुमति देना शुरू कर दिया है (नीचे दिए गए अनुभाग देखें)। संकल्प अवरोध द्वारा विवश होने की एक परिभाषा, प्रकाश की आधी तरंग दैर्ध्य पर काट दिया गया संकल्प है। दृश्य स्पेक्ट्रम की एक सीमा है जो 390 नैनोमीटर से 750 नैनोमीटर तक फैली हुई है। ग्रीन लाइट, बीच में आधा रास्ता, लगभग 500 नैनोमीटर है। सूक्ष्मदर्शी में लेंस के छिद्र, वस्तु से लेंस तक की दूरी और देखी गई सामग्री के अपवर्तक सूचकांक जैसे मापदंडों को ध्यान में रखा जाता है। यह संयोजन रिज़ॉल्यूशन कटऑफ, या माइक्रोस्कोपी ऑप्टिकल सीमा को परिभाषित करता है, जो 200 नैनोमीटर तक सारणीबद्ध होता है। इसलिए, पारंपरिक लेंस, जो शाब्दिक रूप से "साधारण" प्रकाश तरंगों का उपयोग करके किसी वस्तु की छवि का निर्माण करते हैं, ऐसी जानकारी को छोड़ देते हैं जो बहुत महीन और अविकसित तरंगों में निहित वस्तु के छोटे विवरण का उत्पादन करती है। ये आयाम 200 नैनोमीटर से कम हैं। इस कारण से, पारंपरिक ऑप्टिकल सिस्टम, जैसे कि माइक्रोस्कोप, विवो में बहुत छोटे, नैनोमीटर आकार की संरचनाओं या नैनोमीटर आकार के जीवों, जैसे कि अलग-अलग वायरस या डीएनए अणुओं की सटीक छवि बनाने में असमर्थ रहे हैं। मानक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी (ब्राइट-फील्ड माइक्रोस्कोपी) की सीमाएँ तीन क्षेत्रों में निहित हैंः तकनीक केवल काले या दृढ़ता से अपवर्तक वस्तुओं की प्रभावी ढंग से छवि बना सकती है। विवर्तन वस्तु, या कोशिका के संकल्प को लगभग 200 नैनोमीटर तक सीमित करता है। फोकल प्लेन के बाहर के बिंदुओं से आउट-ऑफ-फोकस प्रकाश छवि की स्पष्टता को कम कर देता है। विशेष रूप से जीवित जैविक कोशिकाओं में आम तौर पर सफलतापूर्वक अध्ययन करने के लिए पर्याप्त विरोधाभास की कमी होती है, क्योंकि कोशिका की आंतरिक संरचनाएं ज्यादातर रंगहीन और पारदर्शी होती हैं। कंट्रास्ट बढ़ाने का सबसे आम तरीका चुनिंदा रंगों के साथ विभिन्न संरचनाओं पर दाग लगाना है, लेकिन अक्सर इसमें नमूने को मारना और ठीक करना शामिल होता है। धुंधलापन कलाकृतियों को भी पेश कर सकता है, स्पष्ट संरचनात्मक विवरण जो नमूने के प्रसंस्करण के कारण होते हैं और इस प्रकार नमूने की एक वैध विशेषता नहीं हैं। पारंपरिक कांच का लेंस हमारे पूरे समाज और विज्ञान में व्यापक है। यह प्रकाशिकी के मौलिक उपकरणों में से एक है क्योंकि यह प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के साथ परस्पर क्रिया करता है। उसी समय, प्रकाश की तरंग दैर्ध्य साधारण छवियों को खींचने के लिए उपयोग की जाने वाली पेंसिल की चौड़ाई के समान हो सकती है। सीमा सभी प्रकार से घुसपैठ करती है। उदाहरण के लिए, एक डिजिटल वीडियो प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला लेजर एक डीवीडी से विवरण नहीं पढ़ सकता है जो लेजर की तरंग दैर्ध्य से छोटा है। इससे डी. वी. डी. की भंडारण क्षमता सीमित हो जाती है। इस प्रकार, जब कोई वस्तु प्रकाश का उत्सर्जन या परावर्तन करती है तो इस घटना से दो प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण जुड़े होते हैं। ये निकट क्षेत्र विकिरण और सुदूर क्षेत्र विकिरण हैं। जैसा कि इसके विवरण से पता चलता है, दूर का क्षेत्र वस्तु से परे निकल जाता है। इसके बाद इसे पारंपरिक कांच के लेंस द्वारा आसानी से पकड़ा और हेरफेर किया जाता है। हालांकि, उपयोगी (नैनोमीटर-आकार) संकल्प विवरण नहीं देखे जाते हैं, क्योंकि वे निकट क्षेत्र में छिपे होते हैं। वे स्थानीयकृत रहते हैं, प्रकाश उत्सर्जक वस्तु के बहुत करीब रहते हैं, यात्रा करने में असमर्थ होते हैं, और पारंपरिक लेंस द्वारा कब्जा करने में असमर्थ होते हैं। निकट क्षेत्र विकिरण को नियंत्रित करना, उच्च रिज़ॉल्यूशन के लिए, प्रकृति में आसानी से प्राप्त नहीं होने वाली सामग्री के एक नए वर्ग के साथ पूरा किया जा सकता है। ये क्रिस्टल जैसे परिचित ठोस पदार्थों के विपरीत हैं, जो परमाणु और आणविक इकाइयों से अपने गुण प्राप्त करते हैं। नया भौतिक वर्ग, जिसे मेटामेट्रियल्स कहा जाता है, अपने गुणों को अपनी कृत्रिम रूप से बड़ी संरचना से प्राप्त करता है। इसके परिणामस्वरूप नए गुण और नई प्रतिक्रियाएं सामने आई हैं, जो प्रकाश की तरंग दैर्ध्य द्वारा लगाई गई सीमाओं को पार करने वाली छवियों के विवरण की अनुमति देती हैं। उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग इससे वास्तविक समय, प्राकृतिक वातावरण और उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग की आवश्यकता में जीवित जैविक कोशिका अंतःक्रियाओं को देखने की इच्छा पैदा हुई है। उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग को दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से नीचे किसी वस्तु या जीव के विवरण को देखने की क्षमता के साथ ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी के रूप में परिभाषित किया जा सकता है (उपरोक्त खंडों में चर्चा देखें)। दूसरे शब्दों में, वास्तविक समय में, 200 नैनोमीटर से कम का निरीक्षण करने की क्षमता होना। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी एक गैर-आक्रामक तकनीक और तकनीक है क्योंकि रोजमर्रा की रोशनी संचरण का माध्यम है। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी (उप-तरंग दैर्ध्य) में ऑप्टिकल सीमा से नीचे की इमेजिंग को सेलुलर स्तर और सिद्धांत रूप में नैनोमीटर स्तर के लिए इंजीनियर किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 2007 में एक तकनीक का प्रदर्शन किया गया था जहां एक पारंपरिक ऑप्टिकल लेंस के साथ एक मेटामेट्रियल्स-आधारित लेंस दृश्य प्रकाश को देखने (नैनोस्केल) पैटर्न में हेरफेर कर सकता है जो एक साधारण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ देखे जाने के लिए बहुत छोटे थे। इसके संभावित अनुप्रयोग न केवल एक पूरी जीवित कोशिका को देखने के लिए हैं, या सेलुलर प्रक्रियाओं को देखने के लिए हैं, जैसे कि प्रोटीन और वसा कोशिकाओं के अंदर और बाहर कैसे जाते हैं। प्रौद्योगिकी क्षेत्र में, इसका उपयोग फोटोलिथोग्राफी और नैनोलिथोग्राफी के पहले चरणों में सुधार के लिए किया जा सकता है, जो हमेशा छोटे कंप्यूटर चिप्स के निर्माण के लिए आवश्यक है। उप-तरंग दैर्ध्य पर ध्यान केंद्रित करना एक अनूठी इमेजिंग तकनीक बन गई है जो देखी गई वस्तु पर उन विशेषताओं के दृश्य की अनुमति देती है जो उपयोग में आने वाले फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य से छोटी होती हैं। फोटॉन प्रकाश की न्यूनतम इकाई है। जबकि पहले भौतिक रूप से असंभव माना जाता था, उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग को मेटामेट्रियल्स के विकास के माध्यम से संभव बनाया गया है। यह आम तौर पर सोने या चांदी जैसी धातु की एक परत का उपयोग करके पूरा किया जाता है, कुछ परमाणु मोटे होते हैं, जो एक सुपरलेन्स के रूप में कार्य करते हैं, या 1 डी और 2 डी फोटोनिक क्रिस्टल के माध्यम से। प्रसार करने वाली तरंगों, अविकसित तरंगों, निकट क्षेत्र इमेजिंग और दूर क्षेत्र इमेजिंग के बीच एक सूक्ष्म परस्पर क्रिया है जिसकी चर्चा नीचे दिए गए खंडों में की गई है। प्रारंभिक उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग मेटामेटेरियल लेंस (सुपरलेन्स) प्रत्येक उदाहरण में एक नकारात्मक अपवर्तक सूचकांक का उत्पादन करके नैनोमीटर आकार की छवियों का पुनर्निर्माण करने में सक्षम हैं। यह तेजी से क्षय होती घटती लहरों की भरपाई करता है। मेटामेट्रियल्स से पहले, सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी बनाने के लिए कई अन्य तकनीकों का प्रस्ताव किया गया था और यहां तक कि उनका प्रदर्शन भी किया गया था। 1928 तक, आयरिश भौतिक विज्ञानी एडवर्ड हचिंसन सिंगे को इस विचार की कल्पना करने और विकसित करने का श्रेय दिया जाता है कि अंततः निकट-क्षेत्र स्कैनिंग ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी क्या होगी। 1974 में द्वि-आयामी निर्माण तकनीकों के प्रस्ताव प्रस्तुत किए गए थे। इन प्रस्तावों में एक उपयुक्त समतल सब्सट्रेट पर राहत, फोटोलिथोग्राफी, इलेक्ट्रॉन लिथोग्राफी, एक्स-रे लिथोग्राफी, या आयन बमबारी में एक पैटर्न बनाने के लिए संपर्क इमेजिंग शामिल थी। मेटामेटेरियल लेंस और लिथोग्राफी की विविधता के साझा तकनीकी लक्ष्यों का उद्देश्य प्रकाश के निर्वात तरंग दैर्ध्य की तुलना में बहुत छोटे आयामों वाली विशेषताओं को ऑप्टिकल रूप से हल करना है। 1981 में नीले प्रकाश (400 एनएम) के साथ समतल (सपाट) उप-सूक्ष्मदर्शी धातु पैटर्न के संपर्क इमेजिंग की दो अलग-अलग तकनीकों का प्रदर्शन किया गया था। एक प्रदर्शन के परिणामस्वरूप 100 एनएम का छवि रिज़ॉल्यूशन और दूसरा 50 से 70 एनएम का रिज़ॉल्यूशन था। 1995 में, जॉन गुएरा ने एक पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी विसर्जन उद्देश्य के साथ 50 एनएम रेखाओं और रिक्त स्थान ("मेटामेटेरियल") के साथ एक पारदर्शी ग्रेटिंग को जोड़ा। परिणामस्वरूप "सुपरलेन्स" ने 50 एनएम रेखाओं और रिक्त स्थान वाले सिलिकॉन के नमूने को हल किया, जो हवा में 650 एनएम तरंग दैर्ध्य वाली रोशनी द्वारा लगाई गई शास्त्रीय विवर्तन सीमा से बहुत आगे था। कम से कम 1998 से नियर फील्ड ऑप्टिकल लिथोग्राफी को नैनोमीटर-स्केल सुविधाओं को बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया था। इस तकनीक पर शोध जारी रहा क्योंकि पहली प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित नकारात्मक सूचकांक मेटामेटेरियल 2000-2001 में अस्तित्व में आया था। नैनोमीटर-पैमाने के अनुप्रयोगों के लिए नई सहस्राब्दी की शुरुआत में इलेक्ट्रॉन-बीम लिथोग्राफी की प्रभावशीलता पर भी शोध किया जा रहा था। नैनोमीटर-स्केल अनुसंधान और प्रौद्योगिकी के लिए इम्प्रिंट लिथोग्राफी के वांछनीय लाभ दिखाए गए थे। उन्नत गहरी यूवी फोटोलिथोग्राफी अब उप-100 एनएम रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकती है, फिर भी न्यूनतम विशेषता आकार और पैटर्न के बीच की दूरी प्रकाश की विवर्तन सीमा द्वारा निर्धारित की जाती है। इसकी व्युत्पन्न प्रौद्योगिकियों जैसे कि इवानेसेंट नियर-फील्ड लिथोग्राफी, नियर-फील्ड इंटरफेरेंस लिथोग्राफी और फेज-शिफ्टिंग मास्क लिथोग्राफी को विवर्तन सीमा को दूर करने के लिए विकसित किया गया था। वर्ष 2000 में, जॉन पेंड्री ने प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से नीचे ध्यान केंद्रित करने के लिए नैनोमीटर-स्केल्ड इमेजिंग प्राप्त करने के लिए एक मेटामेटेरियल लेंस का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। विवर्तन सीमा का विश्लेषण पूर्ण लेंस की मूल समस्याः किसी स्रोत से निकलने वाले ई. एम. क्षेत्र के सामान्य विस्तार में प्रसार तरंगें और निकट-क्षेत्र या अविकसित तरंगें दोनों शामिल होती हैं। एक विद्युत क्षेत्र के साथ 2-डी लाइन स्रोत का एक उदाहरण जिसमें एस-ध्रुवीकरण होता है, उसमें समतल तरंगें होंगी जिनमें प्रसार और अवक्रमित घटक शामिल होंगे, जो इंटरफेस के समानांतर आगे बढ़ते हैं। जैसे-जैसे प्रसार करने वाली और छोटी इवानेसेंट तरंगें दोनों मध्यम इंटरफेस के समानांतर दिशा में आगे बढ़ती हैं, इवानेसेंट तरंगें प्रसार की दिशा में क्षय होती हैं। साधारण (सकारात्मक सूचकांक) ऑप्टिकल तत्व प्रसार घटकों को फिर से केंद्रित कर सकते हैं, लेकिन तेजी से क्षय करने वाले असमान घटक हमेशा खो जाते हैं, जिससे एक छवि पर ध्यान केंद्रित करने के लिए विवर्तन सीमा हो जाती है। एक सुपरलेन्स एक ऐसा लेंस है जो उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग में सक्षम है, जो निकट क्षेत्र किरणों के आवर्धन की अनुमति देता है। पारंपरिक लेंसों में तथाकथित विवर्तन सीमा के कारण एक तरंग दैर्ध्य के क्रम पर एक संकल्प होता है। यह सीमा बहुत छोटी वस्तुओं की इमेजिंग में बाधा डालती है, जैसे कि अलग-अलग परमाणु, जो दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत छोटे होते हैं। एक सुपरलेन्स विवर्तन सीमा को पार करने में सक्षम है। एक उदाहरण पेंड्री द्वारा वर्णित प्रारंभिक लेंस है, जो एक सपाट लेंस के रूप में अपवर्तन के नकारात्मक सूचकांक के साथ सामग्री के एक स्लैब का उपयोग करता है। सिद्धांत रूप में, एक पूर्ण लेंस पूर्ण ध्यान केंद्रित करने में सक्षम होगा-जिसका अर्थ है कि यह छवि तल पर स्रोत तल के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को पूरी तरह से पुनः उत्पन्न कर सकता है। संकल्प पर प्रतिबंध के रूप में विवर्तन सीमा पारंपरिक लेंसों की प्रदर्शन सीमा विवर्तन सीमा के कारण होती है। पेंड्री (2000) के बाद, विवर्तन सीमा को निम्नानुसार समझा जा सकता है। एक वस्तु और एक लेंस को जेड-अक्ष के साथ रखे जाने पर विचार करें ताकि वस्तु की किरणें + जेड दिशा में यात्रा कर रही हों। वस्तु से निकलने वाले क्षेत्र को इसकी कोणीय वर्णक्रम विधि के संदर्भ में समतल तरंगों के एक सुपरपोजिशन के रूप में लिखा जा सकता हैः जहां एक कार्य हैः केवल सकारात्मक वर्गमूल लिया जाता है क्योंकि ऊर्जा + z दिशा में जा रही है। छवि के कोणीय स्पेक्ट्रम के सभी घटक जिनके लिए वास्तविक हैं, एक साधारण लेंस द्वारा संचारित और पुनः केंद्रित किए जाते हैं। हालाँकि, यदि तब यह काल्पनिक हो जाता है, और तरंग एक अव्यक्त तरंग है, जिसका आयाम क्षय हो जाता है क्योंकि तरंग z अक्ष के साथ फैलती है। इसके परिणामस्वरूप तरंग के उच्च-आयताकार-आवृत्ति घटकों का नुकसान होता है, जिसमें छवि बनाई जा रही वस्तु की उच्च-आवृत्ति (छोटे पैमाने) विशेषताओं के बारे में जानकारी होती है। उच्चतम संकल्प जिसे प्राप्त किया जा सकता है, उसे तरंग दैर्ध्य के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता हैः एक सुपरलेन्स सीमा को पार कर जाता है। एक पेंड्री-प्रकार के सुपरलेन्स में n = −1 (ε = −1, μ = −1) का सूचकांक होता है, और इस तरह की सामग्री में, + z दिशा में ऊर्जा के परिवहन के लिए तरंग सदिश के z घटक को विपरीत संकेत की आवश्यकता होती हैः बड़ी कोणीय आवृत्तियों के लिए, अवनत तरंग अब बढ़ती है, इसलिए उचित लेंस की मोटाई के साथ, कोणीय स्पेक्ट्रम के सभी घटकों को बिना सूचीबद्ध लेंस के माध्यम से प्रेषित किया जा सकता है। ऊर्जा के संरक्षण में कोई समस्या नहीं है, क्योंकि अविकसित तरंगें विकास की दिशा में कुछ भी नहीं ले जाती हैंः संकेत सदिश विकास की दिशा में लंबवत रूप से उन्मुख होता है। एक पूर्ण लेंस के अंदर तरंगों की यात्रा के लिए, पोइन्टिंग वेक्टर चरण वेग के विपरीत दिशा में इंगित करता है। अपवर्तन के नकारात्मक सूचकांक के प्रभाव आम तौर पर, जब एक तरंग दो पदार्थों के इंटरफेस से गुजरती है, तो तरंग सामान्य के विपरीत दिशा में दिखाई देती है। हालांकि, यदि इंटरफेस अपवर्तन के सकारात्मक सूचकांक वाली सामग्री और अपवर्तन के नकारात्मक सूचकांक वाली किसी अन्य सामग्री के बीच है, तो तरंग सामान्य के एक ही तरफ दिखाई देगी। एक पूर्ण लेंस के बारे में पेंड्री का विचार एक सपाट सामग्री है जहाँ n =-1 है। इस तरह का लेंस निकट-क्षेत्र किरणों, जो आम तौर पर विवर्तन सीमा के कारण क्षय होती हैं, को लेंस के भीतर एक बार और लेंस के बाहर एक बार ध्यान केंद्रित करने की अनुमति देता है, जिससे उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग की अनुमति मिलती है। विकास और निर्माण सुपरलेन्स निर्माण को एक समय में असंभव माना जाता था। 2000 में, पेंड्री ने दावा किया कि बाएं हाथ की सामग्री का एक साधारण स्लैब काम करेगा। हालाँकि, इस तरह के लेंस के प्रयोगात्मक अहसास में कुछ और समय लगा, क्योंकि नकारात्मक पारगम्यता और पारगम्यता दोनों के साथ मेटामेट्रियल्स बनाना इतना आसान नहीं है। वास्तव में, ऐसी कोई सामग्री प्राकृतिक रूप से मौजूद नहीं है और आवश्यक मेटामेट्रियल्स का निर्माण गैर-तुच्छ है। इसके अलावा, यह दिखाया गया कि सामग्री के पैरामीटर बेहद संवेदनशील हैं (सूचकांक को-1 के बराबर होना चाहिए); छोटे विचलन उप-तरंग दैर्ध्य संकल्प को अव्यवहार्य बनाते हैं। मेटामेट्रियल्स की अनुनाद प्रकृति के कारण, जिस पर सुपरलेन्स के कई (प्रस्तावित) कार्यान्वयन निर्भर करते हैं, मेटामेट्रियल्स अत्यधिक फैलाव वाले होते हैं। सामग्री मापदंडों के लिए सुपरलेन्स की संवेदनशील प्रकृति मेटामेट्रियल्स पर आधारित सुपरलेन्स की सीमित उपयोग करने योग्य आवृत्ति सीमा का कारण बनती है। इस प्रारंभिक सैद्धांतिक सुपरलेन्स डिजाइन में एक मेटामेटेरियल शामिल था जो तरंग क्षय की भरपाई करता है और निकट क्षेत्र में छवियों का पुनर्निर्माण करता है। प्रसार और अवक्रमित दोनों तरंगें छवि के संकल्प में योगदान कर सकती हैं। पेंड्री ने यह भी सुझाव दिया कि केवल एक नकारात्मक पैरामीटर वाला लेंस एक अनुमानित सुपरलेन्स बनाएगा, बशर्ते कि इसमें शामिल दूरी भी बहुत कम हो और बशर्ते कि स्रोत ध्रुवीकरण उपयुक्त हो। दृश्य प्रकाश के लिए यह एक उपयोगी विकल्प है, क्योंकि दृश्य प्रकाश की आवृत्ति पर नकारात्मक पारगम्यता के साथ इंजीनियरिंग मेटामेट्रियल्स मुश्किल है। धातुएँ तब एक अच्छा विकल्प होती हैं क्योंकि उनमें नकारात्मक पारगम्यता होती है (लेकिन नकारात्मक पारगम्यता नहीं)। पेंड्री ने ऑपरेशन की अनुमानित तरंग दैर्ध्य (356 एनएम) पर अपेक्षाकृत कम नुकसान के कारण चांदी का उपयोग करने का सुझाव दिया। 2003 में पेंड्री के सिद्धांत को पहली बार प्रायोगिक रूप से आर. एफ./माइक्रोवेव आवृत्तियों पर प्रदर्शित किया गया था। 2005 में, दो स्वतंत्र समूहों ने यूवी रेंज में पेंड्री के लेंस को सत्यापित किया, दोनों ने तरंग दैर्ध्य से छोटी वस्तुओं की "तस्वीरें" बनाने के लिए यूवी प्रकाश से प्रकाशित चांदी की पतली परतों का उपयोग किया। 2003 में एक यट्रियम ऑर्थोवानडेट (YVO4) बाइक्रिस्टल में दृश्य प्रकाश के नकारात्मक अपवर्तन को प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित किया गया था। यह पता चला कि माइक्रोवेव के लिए एक सरल सुपरलेन्स डिजाइन समानांतर संवाहक तारों की एक श्रृंखला का उपयोग कर सकता है। इस संरचना को एमआरआई इमेजिंग के संकल्प में सुधार करने में सक्षम दिखाया गया था। 2004 में, एक नकारात्मक अपवर्तक सूचकांक के साथ पहले सुपरलेन्स ने विवर्तन सीमा से तीन गुना बेहतर संकल्प प्रदान किया और माइक्रोवेव आवृत्तियों पर प्रदर्शित किया गया। 2005 में, पहले नियर फील्ड सुपरलेन्स का प्रदर्शन N.Fang एट अल. द्वारा किया गया था, लेकिन लेंस नकारात्मक अपवर्तन पर निर्भर नहीं था। इसके बजाय, सतह प्लाजमोन युग्मन के माध्यम से इवानेसेंट मोड को बढ़ाने के लिए एक पतली चांदी की फिल्म का उपयोग किया गया था। लगभग एक ही समय में मेलविल और ब्लेकी एक निकट क्षेत्र सुपरलेन्स के साथ सफल हुए। अन्य समूहों ने भी उनका अनुसरण किया। 2008 में सुपरलेन्स अनुसंधान में दो विकास की सूचना दी गई थी। दूसरे मामले में, चांदी के नैनोवायर से एक मेटामेटेरियल का निर्माण किया गया था जो विद्युत रासायनिक रूप से झरझरा एल्यूमीनियम ऑक्साइड में जमा किए गए थे। सामग्री ने नकारात्मक अपवर्तन प्रदर्शित किया। इस तरह के आइसोट्रोपिक नकारात्मक परावैद्युत स्थिर स्लैब लेंस के इमेजिंग प्रदर्शन का भी स्लैब सामग्री और मोटाई के संबंध में विश्लेषण किया गया। समतलीय एक-अक्षीय अनिसोट्रोपिक लेंस के साथ उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग अवसर, जहां परावैद्युत टेंसर घटक विपरीत संकेत के होते हैं, का भी संरचना मापदंडों के एक कार्य के रूप में अध्ययन किया गया है। सुपरलेन्स को अभी तक दृश्यमान या निकट-अवरक्त आवृत्तियों पर प्रदर्शित नहीं किया गया है (नील्सन, आर. बी.; 2010)। इसके अलावा, फैलाव सामग्री के रूप में, ये एक एकल तरंग दैर्ध्य पर कार्य करने तक सीमित हैं। प्रस्तावित समाधान धातु-डायलेक्ट्रिक संयोजन (एम. डी. सी.) और बहुस्तरीय लेंस संरचनाएँ हैं। बहु-परत सुपरलेन्स में एकल परत सुपरलेन्स की तुलना में बेहतर उप-तरंग दैर्ध्य रिज़ॉल्यूशन प्रतीत होता है। बहु-परत प्रणाली के साथ नुकसान कम चिंता का विषय है, लेकिन अब तक इम्पीडेन्स मिस-मैच के कारण यह अव्यावहारिक प्रतीत होता है। जबकि नैनोफैब्रिकेशन तकनीकों का विकास नैनो संरचनाओं के निर्माण में सीमाओं को आगे बढ़ाना जारी रखता है, नैनो-फोटोनिक उपकरणों के डिजाइन में सतह की खुरदरापन चिंता का एक अपरिहार्य स्रोत बना हुआ है। मल्टीलेयर मेटल-इंसुलेटर स्टैक लेंस के प्रभावी परावैद्युत स्थिरांक और उप-तरंग दैर्ध्य छवि संकल्प पर इस सतह की खुरदरापन के प्रभाव का भी अध्ययन किया गया है। जब पारंपरिक लेंसों के माध्यम से दुनिया को देखा जाता है, तो छवि की तीक्ष्णता प्रकाश की तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्धारित और सीमित होती है। वर्ष 2000 के आसपास, नकारात्मक सूचकांक मेटामेटेरियल के एक स्लैब को पारंपरिक (सकारात्मक सूचकांक) लेंस से परे क्षमताओं के साथ एक लेंस बनाने के लिए सिद्धांतित किया गया था। पेंड्री ने प्रस्ताव दिया कि नकारात्मक अपवर्तक मेटामेटेरियल का एक पतला स्लैब एक "परिपूर्ण" लेंस प्राप्त करने के लिए सामान्य लेंस के साथ ज्ञात समस्याओं को दूर कर सकता है जो पूरे स्पेक्ट्रम को केंद्रित करेगा, दोनों प्रसार के साथ-साथ अविकसित स्पेक्ट्रा। चांदी का एक स्लैब मेटामेटेरियल के रूप में प्रस्तावित किया गया था। अधिक विशेष रूप से, इस तरह की चांदी की पतली परत को एक मेटा-सरफेस माना जा सकता है। जैसे-जैसे प्रकाश स्रोत से दूर जाता है (फैलता है), यह एक मनमाना चरण प्राप्त करता है। एक पारंपरिक लेंस के माध्यम से चरण सुसंगत रहता है, लेकिन अस्थिर तरंगें तेजी से क्षय होती हैं। सपाट मेटामेटेरियल डी. एन. जी. स्लैब में, आम तौर पर क्षय होने वाली अविकसित तरंगों को विपरीत रूप से प्रवर्धित किया जाता है। इसके अलावा, जैसे-जैसे अविकसित तरंगें अब प्रवर्धित होती हैं, चरण उलट जाता है। इसलिए, एक प्रकार के लेंस का प्रस्ताव किया गया था, जिसमें एक धातु फिल्म मेटामेटेरियल शामिल थी। जब इसकी प्लाज्मा आवृत्ति के पास प्रकाशित किया जाता है, तो लेंस का उपयोग सुपर-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग के लिए किया जा सकता है जो तरंग क्षय की भरपाई करता है और निकट-क्षेत्र में छवियों का पुनर्निर्माण करता है। इसके अलावा, प्रसार और अविकसित दोनों तरंगें छवि के संकल्प में योगदान करती हैं। पेंड्री ने सुझाव दिया कि बाएं हाथ के स्लैब "सही इमेजिंग" की अनुमति देते हैं यदि वे पूरी तरह से दोषरहित हैं, प्रतिबाधा मेल खाते हैं, और उनका अपवर्तक सूचकांक आसपास के माध्यम के सापेक्ष-1 है। सैद्धांतिक रूप से, यह एक सफलता होगी कि ऑप्टिकल संस्करण वस्तुओं को नैनोमीटर के रूप में छोटे आकार में हल करता है। पेंड्री ने भविष्यवाणी की कि एन =-1 के अपवर्तक सूचकांक के साथ दोहरे नकारात्मक मेटामेट्रियल्स (डी. एन. जी.), कम से कम सिद्धांत रूप में, एक "परिपूर्ण लेंस" के रूप में कार्य कर सकते हैं जो इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देता है जो तरंग दैर्ध्य से नहीं, बल्कि सामग्री की गुणवत्ता से सीमित है। पूर्ण लेंस से संबंधित अन्य अध्ययनों ने आगे के शोध से प्रदर्शित किया कि पूर्ण लेंस के पीछे पेंड्री का सिद्धांत बिल्कुल सही नहीं था। इवानसेंट स्पेक्ट्रम (संदर्भ में समीकरण 13-21) के फोकस करने का विश्लेषण त्रुटिपूर्ण था। इसके अलावा, यह केवल एक (सैद्धांतिक) उदाहरण पर लागू होता है, और वह एक विशेष माध्यम है जो हानिरहित, नॉनडिस्पर्सिव है और घटक मापदंडों को इस प्रकार परिभाषित किया गया हैः ε (ω)/ε0 = μ (ω)/μ0 = −1, जो बदले में n = −1 के नकारात्मक अपवर्तन में परिणाम देता है। यदि डी. एन. जी. मेटामेटेरियल माध्यम में एक बड़ा नकारात्मक सूचकांक है या हानि या फैलाव हो जाता है, तो पेंड्री के सही लेंस प्रभाव का एहसास नहीं किया जा सकता है। नतीजतन, सामान्य रूप से सही लेंस प्रभाव मौजूद नहीं है। उस समय (2001) के एफ. डी. टी. डी. अनुकरणों के अनुसार, डी. एन. जी. स्लैब एक स्पंदित बेलनाकार तरंग से स्पंदित किरण में परिवर्तक की तरह कार्य करता है। इसके अलावा, वास्तव में (व्यवहार में), एक डी. एन. जी. माध्यम फैलाने वाला और हानिपूर्ण होना चाहिए, जिसका अनुसंधान या अनुप्रयोग के आधार पर वांछनीय या अवांछनीय प्रभाव हो सकता है। नतीजतन, पेंड्री का सही लेंस प्रभाव डी. एन. जी. माध्यम के रूप में डिज़ाइन किए गए किसी भी मेटामेटेरियल के साथ पहुंच से बाहर है। 2002 में एक अन्य विश्लेषण में, पूर्ण लेंस अवधारणा के विषय के रूप में दोषरहित, फैलावहीन डी. एन. जी. का उपयोग करते समय यह त्रुटिपूर्ण पाया गया। इस विश्लेषण ने गणितीय रूप से प्रदर्शित किया कि अव्यक्त तरंगों की सूक्ष्मताओं, एक सीमित स्लैब पर प्रतिबंध और अवशोषण ने विसंगतियों और विचलन को जन्म दिया था जो बिखरे हुए तरंग क्षेत्रों के बुनियादी गणितीय गुणों का खंडन करते हैं। उदाहरण के लिए, इस विश्लेषण में कहा गया है कि अवशोषण, जो फैलाव से जुड़ा हुआ है, हमेशा व्यवहार में मौजूद रहता है, और अवशोषण इस माध्यम (डी. एन. जी.) के अंदर प्रवर्धित तरंगों को क्षय करने वाली तरंगों में बदल देता है। 2003 में प्रकाशित पेंड्री की पूर्ण लेंस अवधारणा के तीसरे विश्लेषण में सूक्ष्म तरंग आवृत्तियों पर नकारात्मक अपवर्तन के हालिया प्रदर्शन का उपयोग किया गया, जो पूर्ण लेंस की मौलिक अवधारणा की व्यवहार्यता की पुष्टि करता है। इसके अलावा, इस प्रदर्शन को प्रयोगात्मक प्रमाण माना जाता था कि एक समतल डी. एन. जी. मेटामेटेरियल एक बिंदु स्रोत के दूर क्षेत्र विकिरण को फिर से केंद्रित करेगा। हालांकि, सही लेंस को प्रदर्शित नकारात्मक अपवर्तक नमूने की तुलना में पारगम्यता, पारगम्यता और स्थानिक आवधिकता के लिए काफी अलग मूल्यों की आवश्यकता होगी। यह अध्ययन इस बात से सहमत है कि ऐसी स्थितियों से कोई भी विचलन जहां ε = μ =-1 सामान्य, पारंपरिक, अपूर्ण छवि में परिणाम देता है जो तेजी से घटती है यानी विवर्तन सीमा। हानि के अभाव में सही लेंस समाधान फिर से व्यावहारिक नहीं है, और विरोधाभासी व्याख्याओं को जन्म दे सकता है। यह निर्धारित किया गया था कि हालांकि अनुनाद सतह प्लाजमोन इमेजिंग के लिए अवांछनीय हैं, ये क्षयकारी अविकसित तरंगों की वसूली के लिए आवश्यक साबित होते हैं। इस विश्लेषण से पता चला कि मेटामेटेरियल आवधिकता का अवक्रमित घटकों के प्रकारों की वसूली पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा, वर्तमान प्रौद्योगिकियों के साथ उप-तरंग दैर्ध्य संकल्प प्राप्त करना संभव है। संरचित मेटामेट्रियल्स में नकारात्मक अपवर्तक सूचकांकों का प्रदर्शन किया गया है। इस तरह की सामग्रियों को ट्यूनेबल सामग्री मापदंडों के लिए इंजीनियर किया जा सकता है, और इसलिए इष्टतम स्थितियों को प्राप्त किया जा सकता है। सुपरकंडक्टिंग तत्वों का उपयोग करके संरचनाओं में माइक्रोवेव आवृत्तियों तक के नुकसान को कम किया जा सकता है। इसके अलावा, वैकल्पिक संरचनाओं पर विचार करने से बाएं हाथ की सामग्री के विन्यास हो सकते हैं जो उप-तरंग दैर्ध्य ध्यान केंद्रित कर सकते हैं। उस समय ऐसी संरचनाओं का अध्ययन किया जा रहा था। मेटामेट्रियल्स में नुकसान की भरपाई के लिए एक प्रभावी दृष्टिकोण, जिसे प्लाजमोन इंजेक्शन योजना कहा जाता है, हाल ही में प्रस्तावित किया गया है। प्लाजमोन इंजेक्शन योजना को सैद्धांतिक रूप से उचित सामग्री के नुकसान के साथ और शोर के साथ-साथ हाइपरलेन्स की उपस्थिति में अपूर्ण नकारात्मक सूचकांक फ्लैट लेंस पर लागू किया गया है। यह दिखाया गया है कि प्लाजमोन इंजेक्शन योजना के साथ सहायता प्राप्त अपूर्ण नकारात्मक सूचकांक फ्लैट लेंस भी वस्तुओं की उप-विवर्तन इमेजिंग को सक्षम कर सकते हैं जो अन्यथा नुकसान और शोर के कारण संभव नहीं है। हालांकि प्लाजमोन इंजेक्शन योजना की अवधारणा मूल रूप से प्लाजमोनिक मेटामेट्रियल्स के लिए की गई थी, यह अवधारणा सामान्य है और सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय तरीकों पर लागू होती है। योजना का मुख्य विचार एक उचित रूप से संरचित बाहरी सहायक क्षेत्र के साथ मेटामेटेरियल में हानि मोड का सुसंगत सुपरपोजिशन है। यह सहायक क्षेत्र मेटामेटेरियल में नुकसान के लिए जिम्मेदार है, इसलिए मेटामेटेरियल लेंस के मामले में सिग्नल बीम या ऑब्जेक्ट फील्ड द्वारा अनुभव किए गए नुकसान को प्रभावी ढंग से कम करता है। प्लाजमोन इंजेक्शन योजना को या तो भौतिक रूप से या समकक्ष रूप से डीकॉन्वोल्यूशन पोस्ट-प्रोसेसिंग विधि के माध्यम से लागू किया जा सकता है। हालांकि, भौतिक कार्यान्वयन विघटन की तुलना में अधिक प्रभावी साबित हुआ है। कन्वोलुशन का भौतिक निर्माण और एक संकीर्ण बैंडविड्थ के भीतर स्थानिक आवृत्तियों का चयनात्मक प्रवर्धन प्लाजमोन इंजेक्शन योजना के भौतिक कार्यान्वयन की कुंजी है। यह हानि क्षतिपूर्ति योजना विशेष रूप से मेटामेटेरियल लेंस के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त है क्योंकि इसमें लाभ मध्यम, गैर-रैखिकता या फोनॉन के साथ किसी भी बातचीत की आवश्यकता नहीं होती है। प्लाजमोन इंजेक्शन योजना का प्रायोगिक प्रदर्शन अभी तक आंशिक रूप से नहीं दिखाया गया है क्योंकि सिद्धांत नया है। चुंबकीय तारों के साथ निकट-क्षेत्र इमेजिंग पेंड्री के सैद्धांतिक लेंस को संचरण तरंगों और निकट-क्षेत्र इवानेसेंट तरंगों दोनों को केंद्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। पारगम्यता "ε" और चुंबकीय पारगम्यता "μ" से अपवर्तन "n" का एक सूचकांक प्राप्त होता है। अपवर्तन सूचकांक यह निर्धारित करता है कि प्रकाश एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में जाने पर कैसे झुकता है। 2003 में, यह सुझाव दिया गया था कि n =-1 सामग्री और n = + 1 सामग्री की परतों के साथ वैकल्पिक, समानांतर, निर्मित एक मेटामेटेरियल, एक मेटामेटेरियल लेंस के लिए एक अधिक प्रभावी डिजाइन होगा। यह एक बहु-परत वाले ढेर से बना एक प्रभावी माध्यम है, जो द्विस्तरीयता, n2 = φ, nx = 0 प्रदर्शित करता है। प्रभावी अपवर्तक सूचकांक तब क्रमशः लंबवत और समानांतर होते हैं। एक पारंपरिक लेंस की तरह, जेड-दिशा रोल के अक्ष के साथ होती है। अनुनाद आवृत्ति (डब्ल्यू0)-21.3 मेगाहर्ट्ज के करीब-रोल के निर्माण द्वारा निर्धारित की जाती है। डैंपिंग परतों के अंतर्निहित प्रतिरोध और पारगम्यता के हानिपूर्ण भाग द्वारा प्राप्त किया जाता है। सीधे शब्दों में कहें तो फील्ड पैटर्न को इनपुट से स्लैब के आउटपुट फेस में स्थानांतरित किया जाता है, इसलिए छवि की जानकारी को प्रत्येक परत में ले जाया जाता है। यह प्रायोगिक रूप से प्रदर्शित किया गया था। सामग्री के द्वि-आयामी इमेजिंग प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए, एम अक्षर के आकार में विरोधी समानांतर तारों की एक जोड़ी से एक एंटीना का निर्माण किया गया था। यह चुंबकीय प्रवाह की एक रेखा उत्पन्न करता है, इसलिए इमेजिंग के लिए एक विशिष्ट क्षेत्र पैटर्न प्रदान करता है। इसे क्षैतिज रूप से रखा गया था, और सामग्री, जिसमें 21.5 मेगाहर्ट्ज तक ट्यून किए गए 271 स्विस रोल शामिल थे, को इसके ऊपर रखा गया था। सामग्री वास्तव में चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक छवि हस्तांतरण उपकरण के रूप में कार्य करती है। एंटीना के आकार को आउटपुट प्लेन में ईमानदारी से पुनः प्रस्तुत किया जाता है, दोनों शिखर तीव्रता के वितरण में, और "घाटियों" में जो एम को बांधते हैं। बहुत निकट (अविकसित) क्षेत्र की एक सुसंगत विशेषता यह है कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र काफी हद तक अलग हो जाते हैं। यह पारगम्यता के साथ पारगम्यता और चुंबकीय क्षेत्र के साथ विद्युत क्षेत्र के लगभग स्वतंत्र हेरफेर की अनुमति देता है। इसके अलावा, यह अत्यधिक अनिसोट्रोपिक प्रणाली है। इसलिए, ई. एम. क्षेत्र के अनुप्रस्थ (लंबवत) घटक जो सामग्री को विकिरणित करते हैं, यानी तरंग वाहक घटक kx और ky, अनुदैर्ध्य घटक kz से अलग हो जाते हैं। इसलिए, क्षेत्र पैटर्न को छवि जानकारी के क्षरण के बिना सामग्री के स्लैब के इनपुट से आउटपुट फेस में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। सिल्वर मेटामेटेरियल के साथ ऑप्टिकल सुपरलेन्स 2003 में, शोधकर्ताओं के एक समूह ने दिखाया कि ऑप्टिकल इवानेसेंट तरंगों को बढ़ाया जाएगा क्योंकि वे सिल्वर मेटामेटेरियल लेंस से गुजरती हैं। इसे विवर्तन-मुक्त लेंस कहा जाता था। हालांकि एक सुसंगत, उच्च-रिज़ॉल्यूशन, छवि का इरादा नहीं था, और न ही इसे प्राप्त किया गया था, लेकिन अविकसित क्षेत्र के पुनर्जनन को प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित किया गया था। 2003 तक यह दशकों से ज्ञात था कि अंतःपृष्ठ सतहों पर उत्तेजित अवस्थाओं का उत्पादन करके अस्थिर तरंगों को बढ़ाया जा सकता है। हालांकि, पेंड्री के हाल के प्रस्ताव (ऊपर "परफेक्ट लेंस" देखें) तक इवानेसेंट घटकों के पुनर्निर्माण के लिए सतह प्लाजमोन का उपयोग करने की कोशिश नहीं की गई थी। अलग-अलग मोटाई की फिल्मों का अध्ययन करके यह देखा गया है कि उपयुक्त परिस्थितियों में तेजी से बढ़ता संचरण गुणांक होता है। इस प्रदर्शन ने प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान किया कि सुपरलेंसिंग की नींव ठोस है, और उस मार्ग का सुझाव दिया जो ऑप्टिकल तरंग दैर्ध्य पर सुपरलेंसिंग के अवलोकन को सक्षम करेगा। 2005 में, एक सुसंगत, उच्च-रिज़ॉल्यूशन, छवि का उत्पादन किया गया था (2003 के परिणामों के आधार पर)। उप-विवर्तन-सीमित इमेजिंग के लिए चांदी का एक पतला स्लैब (35 एनएम) बेहतर था, जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश तरंग दैर्ध्य का छठा हिस्सा होता है। इस प्रकार के लेंस का उपयोग तरंग क्षय की भरपाई करने और निकट-क्षेत्र में छवियों के पुनर्निर्माण के लिए किया गया था। एक कार्यशील सुपरलेन्स बनाने के पहले के प्रयासों में चांदी के एक स्लैब का उपयोग किया गया था जो बहुत मोटा था। वस्तुओं को 40 एनएम के रूप में छोटा चित्रित किया गया था। 2005 में ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के लिए इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन सीमा लाल रक्त कोशिका के व्यास का लगभग दसवां हिस्सा थी। सिल्वर सुपरलेन्स के साथ इसका परिणाम लाल रक्त कोशिका के व्यास के सौवें हिस्से के संकल्प में होता है। पारंपरिक लेंस, चाहे मानव निर्मित हों या प्राकृतिक, सभी वस्तुओं से निकलने वाली प्रकाश तरंगों को पकड़कर और फिर उन्हें मोड़कर चित्र बनाते हैं। मोड़ का कोण अपवर्तन सूचकांक द्वारा निर्धारित किया जाता है और कृत्रिम नकारात्मक सूचकांक सामग्री के निर्माण तक हमेशा सकारात्मक रहा है। वस्तुएँ अविकसित तरंगों का भी उत्सर्जन करती हैं जो वस्तु का विवरण ले जाती हैं, लेकिन पारंपरिक प्रकाशिकी के साथ अप्राप्य हैं। इस तरह की अव्यक्त तरंगें तेजी से क्षय होती हैं और इस प्रकार कभी भी छवि संकल्प का हिस्सा नहीं बनती हैं, एक प्रकाशिकी सीमा जिसे विवर्तन सीमा के रूप में जाना जाता है। इस विवर्तन सीमा को तोड़ना, और अव्यक्त तरंगों को पकड़ना किसी वस्तु के 100 प्रतिशत पूर्ण प्रतिनिधित्व के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, पारंपरिक ऑप्टिकल सामग्री एक विवर्तन सीमा से पीड़ित होती है क्योंकि केवल प्रसार करने वाले घटक एक प्रकाश स्रोत से (ऑप्टिकल सामग्री द्वारा) संचारित होते हैं। गैर-प्रसारक घटक, अव्यक्त तरंगें, संचारित नहीं होती हैं। इसके अलावा, अपवर्तन सूचकांक को बढ़ाकर छवि संकल्प में सुधार करने वाले लेंस उच्च-सूचकांक सामग्री की उपलब्धता से सीमित होते हैं, और एक कार्यशील सुपरलेन्स की क्षमता की तुलना में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की बिंदु दर बिंदु उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग की भी सीमाएँ होती हैं। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन और परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी का उपयोग अब कुछ नैनोमीटर तक के विवरण को पकड़ने के लिए किया जाता है। हालांकि, इस तरह के सूक्ष्मदर्शी वस्तुओं को बिंदु दर बिंदु स्कैन करके चित्र बनाते हैं, जिसका अर्थ है कि वे आम तौर पर निर्जीव नमूनों तक सीमित होते हैं, और चित्र लेने में कई मिनट तक का समय लग सकता है। वर्तमान ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ, वैज्ञानिक केवल एक कोशिका के भीतर अपेक्षाकृत बड़ी संरचनाओं का निर्माण कर सकते हैं, जैसे कि इसका नाभिक और माइटोकॉन्ड्रिया। शोधकर्ताओं ने कहा कि एक सुपरलेन्स के साथ, ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप एक दिन सूक्ष्म नलिकाओं के साथ यात्रा करने वाले व्यक्तिगत प्रोटीन की गतिविधियों को प्रकट कर सकते हैं जो एक कोशिका के कंकाल को बनाते हैं। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप एक सेकंड के एक अंश में एक एकल स्नैपशॉट के साथ एक पूरे फ्रेम को पकड़ सकते हैं। सुपरलेन्स के साथ यह जीवित पदार्थों के लिए नैनोस्केल इमेजिंग को खोलता है, जो जीवविज्ञानी को वास्तविक समय में कोशिका संरचना और कार्य को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकता है। टीएचजेड और अवरक्त व्यवस्था में चुंबकीय युग्मन की प्रगति ने एक संभावित मेटामेटेरियल सुपरलेन्स की प्राप्ति प्रदान की। हालांकि, निकट क्षेत्र में, सामग्री की विद्युत और चुंबकीय प्रतिक्रियाएं अलग हो जाती हैं। इसलिए, अनुप्रस्थ चुंबकीय (टी. एम.) तरंगों के लिए, केवल पारगम्यता पर विचार करने की आवश्यकता है। नोबल धातुएँ, फिर सुपरलेंसिंग के लिए प्राकृतिक चयन बन जाती हैं क्योंकि नकारात्मक पारगम्यता आसानी से प्राप्त की जाती है। पतली धातु के स्लैब को डिजाइन करके ताकि सतह के वर्तमान दोलन (सतह के प्लाजमोन) वस्तु से उत्पन्न होने वाली तरंगों से मेल खा सकें, सुपरलेन्स क्षेत्र के आयाम को काफी हद तक बढ़ाने में सक्षम है। सतही प्लाजमोन द्वारा अविकसित तरंगों की वृद्धि से सुपरलेंसिंग परिणाम। सुपरलेन्स की कुंजी बहुत छोटे पैमाने पर जानकारी ले जाने वाली अविकसित तरंगों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने और पुनर्प्राप्त करने की इसकी क्षमता है। यह विवर्तन सीमा से नीचे इमेजिंग को सक्षम बनाता है। कोई भी लेंस अभी तक किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित सभी अविकसित तरंगों को पूरी तरह से पुनर्गठित करने में सक्षम नहीं है, इसलिए 100 प्रतिशत पूर्ण छवि का लक्ष्य बना रहेगा। हालांकि, कई वैज्ञानिकों का मानना है कि एक सही लेंस संभव नहीं है क्योंकि लहरें किसी भी ज्ञात सामग्री से गुजरते हुए हमेशा कुछ ऊर्जा अवशोषण हानि होगी। तुलना में, सुपरलेन्स छवि सिल्वर सुपरलेन्स के बिना बनाई गई छवि की तुलना में काफी बेहतर है। 50-एनएम सपाट चांदी की परत फरवरी 2004 में, एक नकारात्मक सूचकांक मेटामेटेरियल प्लेट पर आधारित एक विद्युत चुम्बकीय विकिरण केंद्रित प्रणाली ने माइक्रोवेव डोमेन में उप-तरंग दैर्ध्य इमेजिंग को पूरा किया। इससे पता चला कि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत कम पर अलग-अलग छवियां प्राप्त करना संभव है। इसके अलावा, 2004 में, उप-माइक्रोमीटर निकट-क्षेत्र इमेजिंग के लिए एक चांदी की परत का उपयोग किया गया था। सुपर हाई रिज़ॉल्यूशन हासिल नहीं किया गया था, लेकिन इसका इरादा था। चांदी की परत बहुत मोटी थी जो अविकसित क्षेत्र घटकों में महत्वपूर्ण वृद्धि की अनुमति नहीं देती थी। 2005 की शुरुआत में, एक अलग चांदी की परत के साथ विशेषता संकल्प प्राप्त किया गया था। हालाँकि यह एक वास्तविक छवि नहीं थी, लेकिन इसका इरादा था। पारा दीपक से रोशनी का उपयोग करके 50 एनएम मोटी फोटोरेसिस्ट में 250 एनएम तक के घने फीचर रिज़ॉल्यूशन का उत्पादन किया गया था। सिमुलेशन (एफ. डी. टी. डी.) का उपयोग करते हुए, अध्ययन में कहा गया है कि निकट क्षेत्र इमेजिंग की एक अन्य विधि के बजाय सिल्वर लेंस के माध्यम से इमेजिंग के लिए रिज़ॉल्यूशन में सुधार की उम्मीद की जा सकती है। इस पूर्व अनुसंधान के आधार पर, 50 एनएम फ्लैट सिल्वर परत का उपयोग करके ऑप्टिकल आवृत्तियों पर सुपर रिज़ॉल्यूशन प्राप्त किया गया था। फार-फील्ड इमेजिंग के लिए, विवर्तन सीमा से परे एक छवि को हल करने की क्षमता को यहाँ सुपररेज़ोल्यूशन के रूप में परिभाषित किया गया है। छवि निष्ठा पिछले प्रयोगात्मक लेंस स्टैक के पहले के परिणामों की तुलना में बहुत बेहतर है। पतली चांदी और स्पेसर परतों का उपयोग करके और लेंस स्टैक की सतह की खुरदरापन को कम करके उप-माइक्रोमीटर विशेषताओं की इमेजिंग में बहुत सुधार किया गया है। ग्रेटिंग्स की छवि बनाने के लिए सिल्वर लेंस की क्षमता का उपयोग अंतिम रिज़ॉल्यूशन परीक्षण के रूप में किया गया है, क्योंकि एक पारंपरिक (दूर क्षेत्र) लेंस की आवधिक वस्तु की छवि बनाने की क्षमता के लिए एक ठोस सीमा है-इस मामले में छवि एक विवर्तन ग्रेटिंग है। सामान्य-घटना प्रकाश के लिए न्यूनतम स्थानिक अवधि जिसे अपवर्तक सूचकांक n के माध्यम से तरंग दैर्ध्य λ के साथ हल किया जा सकता है, λ/n है। इसलिए इस सीमा से नीचे किसी भी (पारंपरिक) दूर-क्षेत्र की छवि में शून्य कंट्रास्ट की उम्मीद की जाएगी, चाहे इमेजिंग प्रतिरोध कितना भी अच्छा क्यों न हो। यहाँ (सुपर) लेंस स्टैक का परिणाम 243 एनएम के विवर्तन-सीमित रिज़ॉल्यूशन के कम्प्यूटेशनल परिणाम में होता है। 500 एनएम से लेकर 170 एनएम तक की अवधि वाले ग्रेटिंग्स को चित्रित किया जाता है, प्रतिरोध में मॉड्यूलेशन की गहराई के साथ ग्रेटिंग अवधि कम होने पर कम हो जाती है। विवर्तन सीमा (243 एनएम) से ऊपर की अवधि वाले सभी ग्रेटिंग अच्छी तरह से हल किए जाते हैं। इस प्रयोग के प्रमुख परिणाम 200 एनएम और 170 एनएम अवधि के लिए उप-विवर्तन सीमा की सुपर-इमेजिंग हैं। दोनों ही मामलों में अंतर को हल किया जाता है, भले ही अंतर कम हो गया हो, लेकिन यह पेंड्री के सुपरलेंसिंग प्रस्ताव की प्रयोगात्मक पुष्टि करता है। अधिक जानकारी के लिए फ्रेस्नल संख्या और फ्रेस्नल विवर्तन नकारात्मक सूचकांक जीआरआईएन लेंस ग्रेडिएंट इंडेक्स (जीआरआईएन) देखें-मेटामेट्रियल्स में उपलब्ध सामग्री प्रतिक्रिया की बड़ी श्रृंखला से जीआरआईएन लेंस डिजाइन में सुधार होना चाहिए। विशेष रूप से, चूंकि एक मेटामेटेरियल की पारगम्यता और पारगम्यता को स्वतंत्र रूप से समायोजित किया जा सकता है, मेटामेटेरियल जीआरआईएन लेंस को संभवतः खाली स्थान के लिए बेहतर मिलान किया जा सकता है। जी. आर. आई. एन. लेंस का निर्माण एन. आई. एम. के एक स्लैब का उपयोग करके किया जाता है, जिसमें y दिशा में अपवर्तन का एक चर सूचकांक होता है, जो प्रसार की दिशा के लंबवत होता है। 2005 में, एक समूह ने एक नए उपकरण का उपयोग करके निकट-क्षेत्र सीमा को दूर करने के लिए एक सैद्धांतिक तरीका प्रस्तावित किया, जिसे फार-फील्ड सुपरलेन्स (एफ. एस. एल.) कहा जाता है, जो समय-समय पर ठीक से डिज़ाइन किया गया नालीदार धातु स्लैब-आधारित सुपरलेन्स है। इमेजिंग को प्रायोगिक रूप से दूर के क्षेत्र में प्रदर्शित किया गया था, निकट-क्षेत्र प्रयोगों के बाद अगला कदम उठाया गया था। प्रमुख तत्व को फार-फील्ड सुपरलेन्स (एफएसएल) कहा जाता है जिसमें एक पारंपरिक सुपरलेन्स और एक नैनोस्केल कपलर होता है। फार-फील्ड टाइम रिवर्सल के साथ विवर्तन सीमा से परे ध्यान केंद्रित करना माइक्रोवेव के उप-तरंग दैर्ध्य ध्यान केंद्रित करने के लिए एक दृष्टिकोण प्रस्तुत किया जाता है जिसमें दूर के क्षेत्र में रखे गए टाइम-रिवर्सल दर्पण और फोकस बिंदु के निकट क्षेत्र में रखे गए स्कैटरर्स के यादृच्छिक वितरण दोनों का उपयोग किया जाता है। हायपरलेन्स एक बार निकट-क्षेत्र इमेजिंग के लिए क्षमता का प्रदर्शन किया गया था, अगला कदम दूर-क्षेत्र में एक निकट-क्षेत्र छवि को प्रोजेक्ट करना था। तकनीक और सामग्रियों सहित इस अवधारणा को "हाइपरलेन्स" कहा जाता है। मई 2012 में, गणनाओं से पता चला कि बोरॉन नाइट्राइड और ग्राफीन की वैकल्पिक परतों का उपयोग करके एक पराबैंगनी (1200-1400 टीएचजेड) हाइपरलेंस बनाया जा सकता है। फरवरी 2018 में, एक मध्य-अवरक्त (~ 5-25 μm) हाइपरलेंस पेश किया गया था, जो एक परिवर्तनशील डोप्ड इंडियम आर्सेनाइड बहुस्तरीय से बनाया गया था, जिसने काफी कम नुकसान की पेशकश की थी। उप-विवर्तन-सीमित इमेजिंग के लिए एक मेटामेटेरियल-हाइपरलेंस की क्षमता नीचे दिखाई गई है। दूर के क्षेत्र में उप-विवर्तन इमेजिंग पारंपरिक ऑप्टिकल लेंस के साथ, दूर का क्षेत्र एक ऐसी सीमा है जो अव्यक्त तरंगों के अक्षुण्ण रहने के लिए बहुत दूर है। किसी वस्तु की इमेजिंग करते समय, यह लेंस के ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन को प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के क्रम तक सीमित करता है। ये गैर-प्रसार तरंगें उच्च स्थानिक संकल्प के रूप में विस्तृत जानकारी ले जाती हैं, और सीमाओं को पार करती हैं। इसलिए, छवि विवरण को प्रक्षेपित करने के लिए, जो आम तौर पर दूर के क्षेत्र में विवर्तन द्वारा सीमित होता है, अवक्रमित तरंगों की पुनर्प्राप्ति की आवश्यकता होती है। सार में इस जांच और प्रदर्शन के लिए अग्रणी कदम एक हाइपरबोलिक फैलाव के साथ एक अनिसोट्रोपिक मेटामेटेरियल का रोजगार था। प्रभाव ऐसा था कि साधारण अस्थिर तरंगें स्तरित मेटामेटेरियल की रेडियल दिशा के साथ फैलती हैं। सूक्ष्म स्तर पर बड़ी स्थानिक आवृत्ति तरंगें धातु परतों के बीच युग्मित सतह प्लाजमोन उत्तेजनाओं के माध्यम से फैलती हैं। 2007 में, इस तरह के एक अनिसोट्रोपिक मेटामेटेरियल को आवर्धक ऑप्टिकल हाइपरलेंस के रूप में नियोजित किया गया था। हाइपरलेन्स में पतली चांदी और एल्यूमिना (35 नैनोमीटर मोटी) का एक घुमावदार आवधिक ढेर होता है जो एक अर्ध-बेलनाकार गुहा पर जमा होता है, और एक क्वार्ट्ज सब्सट्रेट पर बनाया जाता है। रेडियल और स्पर्शरेखा अनुमतियों के अलग-अलग संकेत होते हैं। प्रदीपन पर, वस्तु से बिखरा हुआ अवक्रमित क्षेत्र अनिसोट्रोपिक माध्यम में प्रवेश करता है और रेडियल दिशा के साथ फैलता है। मेटामेटेरियल के एक अन्य प्रभाव के साथ संयुक्त, हाइपरलेंस की बाहरी विवर्तन सीमा-सीमा पर एक आवर्धित छवि होती है। एक बार जब आवर्धित विशेषता विवर्तन सीमा (उससे परे) से बड़ी हो जाती है, तो इसे एक पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ चित्रित किया जा सकता है, इस प्रकार दूर के क्षेत्र में एक उप-विवर्तन-सीमित छवि के आवर्धन और प्रक्षेपण का प्रदर्शन किया जा सकता है। हाइपरलेन्स दूर के क्षेत्र में एक स्थानिक रिज़ॉल्यूशन उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवि को पेश करते हुए, अनिसोट्रोपिक माध्यम में बिखरे हुए इवानेसेंट तरंगों को प्रसार तरंगों में बदलकर वस्तु को आवर्धित करता है। इस प्रकार का मेटामेट्रियल्स-आधारित लेंस, एक पारंपरिक ऑप्टिकल लेंस के साथ जोड़ा गया है, इसलिए एक साधारण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ पहचाने जाने के लिए बहुत छोटे पैटर्न को प्रकट करने में सक्षम है। एक प्रयोग में, लेंस 150 नैनोमीटर की दूरी पर उकेरी गई दो 35-नैनोमीटर रेखाओं को अलग करने में सक्षम था। मेटामेट्रियल्स के बिना, सूक्ष्मदर्शी ने केवल एक मोटी रेखा दिखाई। एक नियंत्रण प्रयोग में, रेखा जोड़ी वस्तु को हाइपरलेंस के बिना चित्रित किया गया था। रेखा जोड़ी को हल नहीं किया जा सका क्योंकि (ऑप्टिकल) एपर्चर की विवर्तन सीमा 260 एनएम तक सीमित थी। क्योंकि हाइपरलेन्स तरंग वैक्टरों के एक बहुत व्यापक स्पेक्ट्रम के प्रसार का समर्थन करता है, यह उप-विवर्तन-सीमित संकल्प के साथ मनमाने ढंग से वस्तुओं को बढ़ा सकता है। हालांकि यह काम केवल एक बेलनाकार हाइपरलेंस होने के कारण सीमित प्रतीत होता है, अगला कदम एक गोलाकार लेंस को डिजाइन करना है। वह लेंस त्रि-आयामी क्षमता प्रदर्शित करेगा। नियर-फील्ड ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी किसी वस्तु को स्कैन करने के लिए एक टिप का उपयोग करती है। इसके विपरीत, यह ऑप्टिकल हाइपरलेंस एक छवि को बढ़ाता है जो उप-विवर्तन-सीमित है। आवर्धित उप-विवर्तन छवि को फिर दूर के क्षेत्र में प्रक्षेपित किया जाता है। ऑप्टिकल हाइपरलेन्स वास्तविक समय में बायोमोलिक्युलर इमेजिंग और नैनोलिथोग्राफी जैसे अनुप्रयोगों के लिए एक उल्लेखनीय क्षमता दिखाता है। इस तरह के लेंस का उपयोग सेलुलर प्रक्रियाओं को देखने के लिए किया जा सकता है जिन्हें देखना असंभव था। इसके विपरीत, इसका उपयोग फोटोलिथोग्राफी में पहले चरण के रूप में एक फोटोरेसिस्ट पर अत्यंत महीन विशेषताओं वाली छवि को पेश करने के लिए किया जा सकता है, एक प्रक्रिया जिसका उपयोग कंप्यूटर चिप्स बनाने के लिए किया जाता है। हाइपरलेन्स में डी. वी. डी. तकनीक के लिए भी अनुप्रयोग हैं। 2010 में, दृश्य आवृत्तियों पर दो आयामी इमेजिंग के लिए एक गोलाकार हाइपरलेंस को प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित किया गया था। गोलाकार हाइपरलेन्स बारी-बारी से परतों में सिल्वर और टाइटेनियम ऑक्साइड पर आधारित था और इसमें मजबूत अनिसोट्रोपिक हाइपरबोलिक फैलाव था जो दृश्य स्पेक्ट्रम के साथ सुपर-रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देता था। दृश्य स्पेक्ट्रम में संकल्प 160 एनएम था। यह सेलुलर और डी. एन. ए. स्तर पर जैविक इमेजिंग को सक्षम करेगा, जिसमें दूर-क्षेत्र में उप-विवर्तन संकल्प को आवर्धित करने का एक मजबूत लाभ होगा। प्लाजमोन-सहायता प्राप्त सूक्ष्मदर्शी निकट-क्षेत्र स्कैनिंग ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शी देखें। दृश्य आवृत्ति सीमा में सुपर-इमेजिंग 2007 में शोधकर्ताओं ने सामग्री का उपयोग करके सुपर इमेजिंग का प्रदर्शन किया, जो नकारात्मक अपवर्तक सूचकांक बनाता है और दृश्य सीमा में लेंसिंग प्राप्त की जाती है। नैनो प्रौद्योगिकी और सूक्ष्म जीव विज्ञान में प्रगति को बनाए रखने के लिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी में निरंतर सुधार की आवश्यकता है। स्थानिक संकल्प में प्रगति महत्वपूर्ण है। पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी एक विवर्तन सीमा द्वारा सीमित है जो 200 नैनोमीटर (तरंग दैर्ध्य) के क्रम पर है। इसका मतलब है कि वायरस, प्रोटीन, डी. एन. ए. अणु और कई अन्य नमूनों का नियमित (ऑप्टिकल) सूक्ष्मदर्शी से निरीक्षण करना मुश्किल है। पहले नकारात्मक अपवर्तक सूचकांक सामग्री, एक पतले समतल सुपरलेन्स के साथ प्रदर्शित लेंस, पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी की विवर्तन सीमा से परे आवर्धन प्रदान नहीं करता है। इसलिए, पारंपरिक विवर्तन सीमा से छोटी छवियां अभी भी अनुपलब्ध होंगी। दृश्यमान तरंग दैर्ध्य पर सुपर-रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने का एक अन्य तरीका हाल ही में सिल्वर और टाइटेनियम ऑक्साइड की बारी-बारी से परतों पर आधारित गोलाकार हाइपरलेंस विकसित किया गया है। इसमें मजबूत अनिसोट्रोपिक हाइपरबोलिक फैलाव होता है जो अविकसित तरंगों को प्रसार तरंगों में परिवर्तित करने के साथ सुपर-रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देता है। यह विधि गैर-प्रतिदीप्ति आधारित सुपर-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग है, जिसके परिणामस्वरूप छवियों और जानकारी के किसी भी पुनर्निर्माण के बिना वास्तविक समय की इमेजिंग होती है। सुपर रिज़ॉल्यूशन फार-फील्ड माइक्रोस्कोपी तकनीक 2008 तक विवर्तन सीमा को पार कर लिया गया है और 20 से 50 एनएम के पार्श्व इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन को कई "सुपर-रिज़ॉल्यूशन" फार-फील्ड माइक्रोस्कोपी तकनीकों द्वारा प्राप्त किया गया है, जिसमें उत्तेजित उत्सर्जन कमी (एसटीईडी) और इससे संबंधित आरईएसओएलएफटी (प्रतिवर्ती संतृप्त ऑप्टिकल रूप से रैखिक फ्लोरोसेंट संक्रमण) माइक्रोस्कोपी; संतृप्त संरचित रोशनी माइक्रोस्कोपी (एसएसआईएम); यादृच्छिक ऑप्टिकल पुनर्निर्माण माइक्रोस्कोपी (एसटीओआरएम); फोटोएक्टिवेटेड स्थानीयकरण माइक्रोस्कोपी (पी. ए. एल. एम.); और इसी तरह के सिद्धांतों का उपयोग करने वाली अन्य विधियाँ शामिल हैं। समन्वय परिवर्तन के माध्यम से बेलनाकार सुपरलेन्स यह 2003 में पेंड्री के एक प्रस्ताव के साथ शुरू हुआ। छवि को आवर्धित करने के लिए एक नई डिजाइन अवधारणा की आवश्यकता होती है जिसमें नकारात्मक अपवर्तक लेंस की सतह घुमावदार होती है। एक सिलेंडर दूसरे सिलेंडर को छूता है, जिसके परिणामस्वरूप एक घुमावदार बेलनाकार लेंस होता है जो बड़े सिलेंडर के बाहर आवर्धित लेकिन अनिर्धारित रूप में छोटे सिलेंडर की सामग्री को पुनः उत्पन्न करता है। मूल पूर्ण लेंस को बेलनाकार, लेंस संरचना में घुमाने के लिए समन्वित परिवर्तनों की आवश्यकता होती है। इसके बाद 2005 में 36 पृष्ठों का एक वैचारिक और गणितीय प्रमाण दिया गया, कि बेलनाकार सुपरलेन्स क्वासिस्टैटिक शासन में काम करता है। सही लेंस पर बहस पर पहले चर्चा की जाती है। 2007 में, समन्वय परिवर्तन का उपयोग करने वाला एक सुपरलेन्स फिर से विषय था। हालांकि, छवि हस्तांतरण के अलावा अन्य उपयोगी कार्यों पर चर्चा की गई; अनुवाद, घूर्णन, दर्पण और व्युत्क्रम के साथ-साथ सुपरलेन्स प्रभाव। इसके अलावा, आवर्धन करने वाले तत्वों का वर्णन किया गया है, जो मुक्त स्थान सोर्सिंग (वेवगाइड के बजाय) का उपयोग करते हुए इनपुट और आउटपुट दोनों पक्षों पर ज्यामितीय विचलन से मुक्त हैं। ये आवर्धक तत्व निकट और दूर के क्षेत्र में भी काम करते हैं, जो छवि को निकट क्षेत्र से दूर के क्षेत्र में स्थानांतरित करते हैं। बेलनाकार आवर्धक सुपरलेन्स को 2007 में दो समूहों, लियू एट अल द्वारा प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित किया गया था। और स्मोल्यानिनोव एट अल। एक लेंस वर्क के रूप में मेटामेट्रियल्स नैनोहोल सरणी के साथ नैनो-ऑप्टिक्स ने 2007 में प्रदर्शित किया कि एक धातु स्क्रीन में नैनोहोल की एक अर्ध-आवधिक सरणी, उप-तरंग दैर्ध्य धब्बे (हॉट स्पॉट) बनाने के लिए एक समतल तरंग की ऑप्टिकल ऊर्जा को केंद्रित करने में सक्षम थी। धब्बों के लिए दूरी सरणी के दूसरी तरफ कुछ दसियों तरंग दैर्ध्य थी, या, दूसरे शब्दों में, आपतित समतल तरंग के विपरीत। नैनोहोल की अर्ध-आवधिक सरणी एक प्रकाश संकेंद्रक के रूप में कार्य करती थी। जून 2008 में, इसके बाद धातु स्क्रीन में अर्ध-क्रिस्टल नैनोहोल की एक श्रृंखला की क्षमता का प्रदर्शन किया गया। हॉट स्पॉट को केंद्रित करने से अधिक, बिंदु स्रोत की एक छवि सरणी से कुछ दसियों तरंग दैर्ध्य प्रदर्शित की जाती है, सरणी के दूसरी तरफ (छवि तल)। इसके अलावा इस प्रकार की सरणी ने 1 से 1 रैखिक विस्थापन का प्रदर्शन किया-बिंदु स्रोत के स्थान से लेकर छवि तल पर उसके संबंधित, समानांतर, स्थान तक। दूसरे शब्दों में, x से x + δx तक। उदाहरण के लिए, अन्य बिंदु स्रोतों को इसी तरह x 'से x' + δx ', x' से x '+ δx', और x 'से x' + δx ', और इसी तरह विस्थापित किया गया था। एक प्रकाश संकेंद्रक के रूप में कार्य करने के बजाय, यह एक बिंदु स्रोत के साथ 1 से 1 पत्राचार के साथ पारंपरिक लेंस इमेजिंग का कार्य करता है। हालांकि, अधिक जटिल संरचनाओं का समाधान कई बिंदु स्रोतों के निर्माण के रूप में प्राप्त किया जा सकता है। महीन विवरण और उज्ज्वल छवि, जो आम तौर पर पारंपरिक लेंसों के उच्च संख्यात्मक छिद्रों से जुड़ी होती हैं, को विश्वसनीय रूप से उत्पादित किया जा सकता है। इस तकनीक के लिए उल्लेखनीय अनुप्रयोग तब उत्पन्न होते हैं जब पारंपरिक प्रकाशिकी हाथ में कार्य के लिए उपयुक्त नहीं होती है। उदाहरण के लिए, यह तकनीक एक्स-रे इमेजिंग, या नैनो-ऑप्टिकल सर्किट आदि के लिए बेहतर है। 2010 में, एक नैनो-तार सरणी प्रोटोटाइप, जिसे त्रि-आयामी (3डी) मेटामेटेरियल-नैनोलेन्स के रूप में वर्णित किया गया था, जिसमें एक परावैद्युत सब्सट्रेट में जमा किए गए थोक नैनोवायर शामिल थे, का निर्माण और परीक्षण किया गया था। मेटामेटेरियल नैनोलेन्स का निर्माण 20 नैनोमीटर व्यास पर लाखों नैनोवायरों से किया गया था। इन्हें सटीक रूप से संरेखित किया गया था और एक पैकेज्ड विन्यास लागू किया गया था। लेंस नैनो-आकार की वस्तुओं की एक स्पष्ट, उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवि को चित्रित करने में सक्षम है क्योंकि यह छवि के निर्माण के लिए सामान्य प्रसार करने वाले ई. एम. विकिरण और अविकसित तरंगों दोनों का उपयोग करता है। सुपर-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग को कम से कम λ/4 के रिज़ॉल्यूशन के साथ दूर-क्षेत्र में तरंग दैर्ध्य (λ) के 6 गुना की दूरी पर प्रदर्शित किया गया था। यह पिछले शोध और अन्य निकट क्षेत्र और दूर क्षेत्र इमेजिंग के प्रदर्शन की तुलना में एक महत्वपूर्ण सुधार है, जिसमें नीचे चर्चा की गई नैनोहोल सरणियाँ भी शामिल हैं। होली धातु फिल्मों के प्रकाश संचरण गुण 2009-12। मेटामेटेरियल सीमा में होली धातु फिल्मों के प्रकाश संचरण गुणों का सैद्धांतिक रूप से विश्लेषण किया जाता है, जहां आवधिक संरचनाओं की इकाई लंबाई परिचालन तरंग दैर्ध्य की तुलना में बहुत कम होती है। एक छवि को एक उप-तरंग दैर्ध्य छेद के माध्यम से ले जाना सैद्धांतिक रूप से एक जटिल विद्युत चुम्बकीय छवि को एक छोटे से उप-तरंग दैर्ध्य छेद के माध्यम से ले जाना संभव प्रतीत होता है जिसका व्यास छवि के व्यास से काफी छोटा होता है, बिना उप-तरंग दैर्ध्य विवरण को खोए। नैनोपार्टिकल इमेजिंग-क्वांटम डॉट्स एक जीवित कोशिका में जटिल प्रक्रियाओं को देखते समय, महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं (परिवर्तनों) या विवरणों को नजरअंदाज करना आसान होता है। यह उन परिवर्तनों को देखते समय अधिक आसानी से हो सकता है जिन्हें प्रकट होने में लंबा समय लगता है और जिनके लिए उच्च-स्थानिक-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग की आवश्यकता होती है। हालांकि, हाल के शोध कोशिकाओं के अंदर घंटों या दिनों में होने वाली गतिविधियों की जांच करने के लिए एक समाधान प्रदान करते हैं, जो संभावित रूप से इन छोटे जीवों में होने वाली आणविक पैमाने की घटनाओं से जुड़े कई रहस्यों को हल करते हैं। राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (एन. आई. एस. टी.) और राष्ट्रीय एलर्जी और संक्रामक रोग संस्थान (एन. आई. ए. आई. डी.) में काम करने वाले एक संयुक्त शोध दल ने इन धीमी प्रक्रियाओं को प्रकट करने के लिए सेलुलर इंटीरियर को रोशन करने के लिए नैनोकणों का उपयोग करने की एक विधि की खोज की है। एक कोशिका से हजारों गुना छोटे नैनोकणों के विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग होते हैं। एक प्रकार का नैनोकण जिसे क्वांटम डॉट कहा जाता है, प्रकाश के संपर्क में आने पर चमकता है। इन अर्धचालक कणों को कार्बनिक पदार्थों के साथ लेपित किया जा सकता है, जो कोशिका के उस हिस्से के भीतर विशिष्ट प्रोटीन के प्रति आकर्षित होने के लिए तैयार किए जाते हैं जिसकी एक वैज्ञानिक जांच करना चाहता है। विशेष रूप से, क्वांटम डॉट्स कई कार्बनिक रंगों और फ्लोरोसेंट प्रोटीन की तुलना में लंबे समय तक चलते हैं जिनका उपयोग पहले कोशिकाओं के अंदरूनी हिस्सों को रोशन करने के लिए किया जाता था। उन्हें कोशिकीय प्रक्रियाओं में परिवर्तनों की निगरानी करने का भी लाभ है, जबकि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी जैसी अधिकांश उच्च-रिज़ॉल्यूशन तकनीकें केवल एक क्षण में जमे हुए कोशिकीय प्रक्रियाओं की छवियां प्रदान करती हैं। क्वांटम डॉट्स का उपयोग करते हुए, प्रोटीन की गतिशील गतियों से जुड़ी सेलुलर प्रक्रियाएं अवलोकन योग्य (स्पष्ट) होती हैं। शोध मुख्य रूप से क्वांटम डॉट गुणों को चिह्नित करने पर केंद्रित था, जो उन्हें अन्य इमेजिंग तकनीकों से अलग करता था। एक उदाहरण में, क्वांटम डॉट्स को एक विशिष्ट प्रकार के मानव लाल रक्त कोशिका प्रोटीन को लक्षित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था जो कोशिका की आंतरिक झिल्ली में एक नेटवर्क संरचना का हिस्सा है। जब ये प्रोटीन एक स्वस्थ कोशिका में एक साथ इकट्ठा होते हैं, तो तंत्र कोशिका को यांत्रिक लचीलापन प्रदान करता है ताकि यह संकीर्ण केशिकाओं और अन्य तंग स्थानों के माध्यम से निचोड़ सके। लेकिन जब कोशिका मलेरिया परजीवी से संक्रमित हो जाती है, तो तंत्र प्रोटीन की संरचना बदल जाती है। चूंकि क्लस्टरिंग तंत्र को अच्छी तरह से समझा नहीं गया है, इसलिए क्वांटम डॉट्स के साथ इसकी जांच करने का निर्णय लिया गया। यदि क्लस्टरिंग की कल्पना करने के लिए एक तकनीक विकसित की जा सकती है, तो मलेरिया संक्रमण की प्रगति को समझा जा सकता है, जिसमें कई अलग-अलग विकासात्मक चरण हैं। शोध प्रयासों से पता चला है कि जैसे-जैसे झिल्ली प्रोटीन समूह बनते हैं, उनसे जुड़े क्वांटम डॉट्स खुद को समूहित करने और अधिक चमकीले ढंग से चमकने के लिए प्रेरित होते हैं, जिससे प्रोटीन के समूह की प्रगति के साथ वास्तविक समय अवलोकन की अनुमति मिलती है। अधिक व्यापक रूप से, शोध ने पाया कि जब क्वांटम डॉट्स खुद को अन्य नैनोमटेरियल्स से जोड़ते हैं, तो डॉट्स के ऑप्टिकल गुण प्रत्येक मामले में अद्वितीय तरीकों से बदल जाते हैं। इसके अलावा, सबूतों की खोज की गई कि जैसे-जैसे नैनोस्केल वातावरण बदलता है, क्वांटम डॉट ऑप्टिकल गुणों में बदलाव होता है, जिससे कोशिकाओं के अंदर स्थानीय जैव रासायनिक वातावरण को समझने के लिए क्वांटम डॉट्स का उपयोग करने की अधिक संभावना होती है। विषाक्तता और अन्य गुणों पर कुछ चिंताएँ बनी हुई हैं। हालांकि, समग्र निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि क्वांटम डॉट्स गतिशील सेलुलर प्रक्रियाओं की जांच करने के लिए एक मूल्यवान उपकरण हो सकते हैं। संबंधित प्रकाशित शोध पत्र का सार (आंशिक रूप से) कहता हैः परिणाम विभिन्न रासायनिक और भौतिक वातावरण में जैवसंयुग्मित नैनोक्रिस्टल या क्वांटम डॉट्स (क्यू. डी.) के गतिशील प्रतिदीप्ति गुणों के बारे में प्रस्तुत किए जाते हैं। विभिन्न प्रकार के क्यू. डी. नमूने तैयार किए गए और उनकी तुलना की गईः अलग-अलग व्यक्तिगत क्यू. डी., क्यू. डी. समुच्चय और अन्य नैनोस्केल सामग्रियों के साथ संयुग्मित क्यू. डी.। ध्वनिक मेटामेट्रियल्स का इतिहास भी देखें मेटामेट्रियल्स मेटामेट्रियल्स क्लोकिंग नेगेटिव इंडेक्स मेटामेट्रियल्स नॉनलीनियर मेटामेट्रियल्स फोटोनिक क्रिस्टल फोटोनिक मेटामेट्रियल्स प्लाजमोनिक मेटामेट्रियल्स स्प्लिट-रिंग रेज़ोनेटर टेराहर्ट्ज़ मेटामेट्रियल्स क्लोकिंग ट्रांसफॉर्मेशन ऑप्टिक्स के सिद्धांत ट्यूनेबल मेटामेट्रियल्स प्लाजमोनिक लेंस पत्रिकाएँ मेटामेट्रियल्स (जर्नल) मेटामेट्रियल्स किताबें मेटामेट्रियल्स वैज्ञानिक अमेरिकी। जुलाई 2006। पी. डी. एफ. इंपीरियल कॉलेज। एम. आई. टी. में सबवेवलेंथ इमेजिंग प्रोफेसर सर जॉन पेंड्री-"द परफेक्ट लेंसः रिज़ॉल्यूशन बियॉन्ड द लिमिट्स ऑफ वेवलेंथ" "सर्फेस प्लाजमोन सबवेवलेंथ ऑप्टिक्स" "विवर्तन सीमा को पार करने के लिए सुपरलेन्स" "विवर्तन सीमा को तोड़ना" सुपरलेन्स सिद्धांत का अवलोकन "फ्लैट सुपरलेन्स सिमुलेशन" ई. एम. टॉक "सुपरलेन्स माइक्रोस्कोप करीब आता है" "सुपरलेन्स ब्रेकथ्रू" "सुपरलेन्स ऑप्टिकल बैरियर को तोड़ता है" "वी. ए. द्वारा अपवर्तन के नकारात्मक सूचकांक के साथ सामग्री"। पोडोल्स्की "सुपरलेन्स को अनुकूलित करनाः संकल्प को बढ़ाने के लिए ज्यामिति को हेरफेर करना" वी. ए. पोडोल्स्की और निकोलस ए. कुहटा "अब आप इसे देखते हैं, अब आप नहीं करते हैंः क्लोकिंग डिवाइस केवल विज्ञान-कथा नहीं है" प्रारंभिक पृष्ठ एक प्राकृतिक सामग्री में नकारात्मक अपवर्तन के पहले प्रदर्शन का वर्णन करता है "" नकारात्मक-सूचकांक सामग्री को आसान बनाया गया "" सरल 'सुपरलेन्स' फोकस करने की शक्ति को तेज करता है "-किसी भी पारंपरिक डिजाइन की तुलना में 10 गुना अधिक तीव्रता से ध्यान केंद्रित करने में सक्षम एक लेंस वायरलेस पावर ट्रांसमिशन और फोटोलिथोग्राफी को काफी बढ़ा सकता है (न्यू साइंटिस्ट, 24 अप्रैल 2008) स्टीफन डब्ल्यू. हेल द्वारा" फार-फील्ड ऑप्टिकल नैनोस्कोपी "। खण्ड. 316. विज्ञान. 25 मई 2007 "परतदार ग्राफीन और बोरॉन नाइट्राइड के साथ पराबैंगनी परावैद्युत हाइपरलेंस", 22 मई 2012 विज्ञान में 21वीं सदी में लेंस मेटामेट्रियल्स 2000