Superlens
ایک سپر لینس، یا سپر لینس، ایک ایسا لینس ہے جو تفریق کی حد سے آگے جانے کے لیے میٹا میٹریلز کا استعمال کرتا ہے۔ تفریق کی حد روایتی لینس اور خوردبین کی ایک خصوصیت ہے جو روشنی کی طول موج اور معروضی لینس کے عددی یپرچر این اے کے لحاظ سے ان کے ریزولوشن کی باریکی کو محدود کرتی ہے۔ لینس کے بہت سے ڈیزائن تجویز کیے گئے ہیں جو کسی نہ کسی طرح سے تفریق کی حد سے آگے جاتے ہیں، لیکن ان میں سے ہر ایک کو رکاوٹوں اور رکاوٹوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ 1873 میں ارنسٹ ابی نے اطلاع دی کہ روایتی لینس کسی بھی تصویر کی کچھ عمدہ تفصیلات حاصل کرنے کے قابل نہیں ہیں۔ سپر لینس کا مقصد اس طرح کی تفصیلات حاصل کرنا ہے۔ روایتی لینس کی اس حد نے حیاتیاتی علوم میں پیش رفت کو روک دیا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ کسی وائرس یا ڈی این اے مالیکیول کو سب سے زیادہ طاقت والے روایتی خوردبین سے حل نہیں کیا جا سکتا۔ یہ حد سیلولر پروٹین کے چھوٹے عمل تک پھیلی ہوئی ہے جو اپنے قدرتی ماحول میں زندہ خلیے کے مائکرو ٹیوبلز کے ساتھ ساتھ حرکت کرتے ہیں۔ مزید برآں، کمپیوٹر چپس اور باہم منسلک مائیکرو الیکٹرانکس بتدریج چھوٹے پیمانے پر تیار کیے جاتے رہتے ہیں۔ اس کے لیے خصوصی نظری آلات کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ محدود بھی ہے کیونکہ یہ روایتی لینس استعمال کرتے ہیں۔ لہذا، سپر لینس کو کنٹرول کرنے والے اصولوں سے پتہ چلتا ہے کہ اس میں ڈی این اے مالیکیولز کی امیجنگ، سیلولر پروٹین کے عمل، اور اس سے بھی چھوٹے کمپیوٹر چپس اور مائیکرو الیکٹرانکس کی تیاری میں مدد کرنے کی صلاحیت ہے۔ روایتی لینس صرف پھیلتی ہوئی روشنی کی لہروں کو پکڑتے ہیں۔ یہ وہ لہریں ہیں جو روشنی کے منبع یا کسی شے سے لینس یا انسانی آنکھ تک سفر کرتی ہیں۔ اس کا مطالعہ متبادل طور پر فار فیلڈ کے طور پر کیا جا سکتا ہے۔ اس کے برعکس، ایک سپر لینس روشنی کی لہروں اور لہروں کو پھیلاتا ہے جو کسی شے کی سطح کے اوپر رہتی ہیں، جن کا، متبادل طور پر، دور کے میدان اور قریب کے میدان دونوں کے طور پر مطالعہ کیا جا سکتا ہے۔ 20 ویں صدی کے اوائل میں "سپر لینس" کی اصطلاح ڈینس گابر نے بالکل مختلف چیز کو بیان کرنے کے لیے استعمال کی تھی: ایک مرکب لینسلیٹ سرنی نظام۔ نظریہ تصویر کی تشکیل کسی شے کی تصویر کو اس شے کی خصوصیات کی ٹھوس یا مرئی نمائندگی کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے۔ تصویر کی تشکیل کے لیے ایک ضرورت برقی مقناطیسی تابکاری کے شعبوں کے ساتھ تعامل ہے۔ مزید برآں، خصوصیت کی تفصیل، یا تصویری ریزولوشن کی سطح، تابکاری کی لہر کی لمبائی تک محدود ہے۔ مثال کے طور پر، آپٹیکل مائکروسکوپی کے ساتھ، تصویر کی تیاری اور ریزولوشن کا انحصار مرئی روشنی کی لہر کی لمبائی پر ہوتا ہے۔ تاہم، سپر لینس کے ساتھ، اس حد کو ہٹا دیا جا سکتا ہے، اور تصویر کی ایک نئی کلاس تیار کی جا سکتی ہے۔ الیکٹران بیم لیتھوگرافی اس ریزولوشن کی حد پر قابو پا سکتی ہے۔ دوسری طرف آپٹیکل مائکروسکوپی، 200 نینو میٹر سے اوپر کی قدر تک محدود نہیں ہو سکتی۔ تاہم، آپٹیکل مائکروسکوپی کے ساتھ مل کر نئی ٹیکنالوجیز فیچر ریزولوشن میں اضافے کی اجازت دینے لگی ہیں (نیچے حصے دیکھیں)۔ ریزولوشن رکاوٹ سے محصور ہونے کی ایک تعریف، روشنی کی نصف طول موج پر منقطع ریزولوشن ہے۔ مرئی سپیکٹرم کی ایک رینج ہے جو 390 نینو میٹر سے 750 نینو میٹر تک پھیلی ہوئی ہے۔ سبز روشنی، درمیان میں آدھا راستہ، تقریبا 500 نینو میٹر ہے۔ مائکروسکوپی لینس یپرچر، آبجیکٹ سے لینس تک کا فاصلہ، اور مشاہدہ شدہ مواد کے ریفریکٹیو انڈیکس جیسے پیرامیٹرز کو مدنظر رکھتی ہے۔ یہ امتزاج ریزولوشن کٹ آف، یا مائکروسکوپی آپٹیکل لمٹ کی وضاحت کرتا ہے، جو 200 نینو میٹر تک ٹیبولیٹ ہوتا ہے۔ لہذا، روایتی لینس، جو لفظی طور پر "عام" روشنی کی لہروں کا استعمال کرتے ہوئے کسی شے کی شبیہہ بناتے ہیں، ایسی معلومات کو خارج کر دیتے ہیں جو بہت باریک پیدا کرتی ہیں، اور اس شے کی چھوٹی تفصیلات جو غیر معمولی لہروں میں موجود ہوتی ہیں۔ یہ طول و عرض 200 نینو میٹر سے کم ہیں۔ اس وجہ سے، روایتی نظری نظام، جیسے خوردبین، ویو میں بہت چھوٹے، نینومیٹر سائز کے ڈھانچے یا نینومیٹر سائز کے حیاتیات، جیسے انفرادی وائرس، یا ڈی این اے مالیکیولز کی درست تصویر لینے میں ناکام رہے ہیں۔ معیاری آپٹیکل مائکروسکوپی (برائٹ فیلڈ مائکروسکوپی) کی حدود تین شعبوں میں ہیں: یہ تکنیک صرف سیاہ یا مضبوطی سے ریفریکٹ کرنے والی اشیاء کی مؤثر طریقے سے تصویر لے سکتی ہے۔ تفریق شے، یا خلیے کی ریزولوشن کو تقریبا 200 نینو میٹر تک محدود کرتی ہے۔ فوکل طیارہ کے باہر کے مقامات سے آؤٹ آف فوکس روشنی تصویر کی وضاحت کو کم کرتی ہے۔ خاص طور پر زندہ حیاتیاتی خلیوں میں عام طور پر کامیابی سے مطالعہ کرنے کے لیے کافی تضاد کی کمی ہوتی ہے، کیونکہ خلیے کی اندرونی ساخت زیادہ تر بے رنگ اور شفاف ہوتی ہے۔ تضاد کو بڑھانے کا سب سے عام طریقہ مختلف ڈھانچوں کو منتخب رنگوں سے داغ لگانا ہے، لیکن اکثر اس میں نمونے کو مارنا اور ٹھیک کرنا شامل ہوتا ہے۔ داغدار نمونے، ظاہری ساختی تفصیلات بھی متعارف کرا سکتے ہیں جو نمونے کی پروسیسنگ کی وجہ سے ہوتی ہیں اور اس طرح نمونے کی جائز خصوصیت نہیں ہیں۔ روایتی شیشے کا عینک ہمارے پورے معاشرے اور علوم میں وسیع ہے۔ یہ آپٹکس کے بنیادی ٹولز میں سے ایک ہے کیونکہ یہ روشنی کی مختلف طول موج کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، روشنی کی طول موج عام تصاویر کھینچنے کے لیے استعمال ہونے والی پنسل کی چوڑائی کے مترادف ہو سکتی ہے۔ حد ہر طرح سے گھس جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، ڈیجیٹل ویڈیو سسٹم میں استعمال ہونے والا لیزر ڈی وی ڈی کی تفصیلات نہیں پڑھ سکتا جو لیزر کی طول موج سے چھوٹی ہو۔ یہ ڈی وی ڈی کی ذخیرہ کرنے کی صلاحیت کو محدود کرتا ہے۔ اس طرح، جب کوئی شے روشنی کا اخراج کرتی ہے یا اس کی عکاسی کرتی ہے تو اس رجحان سے دو قسم کی برقی مقناطیسی تابکاری وابستہ ہوتی ہے۔ یہ نیئر فیلڈ ریڈی ایشن اور فار فیلڈ ریڈی ایشن ہیں۔ جیسا کہ اس کی وضاحت سے ظاہر ہوتا ہے، دور کا میدان شے سے باہر نکل جاتا ہے۔ اس کے بعد اسے روایتی شیشے کے لینس کے ذریعے آسانی سے پکڑا اور ہیرا پھیری کی جاتی ہے۔ تاہم، مفید (نینو میٹر سائز) ریزولوشن کی تفصیلات کا مشاہدہ نہیں کیا جاتا ہے، کیونکہ وہ قریب کے میدان میں چھپے ہوتے ہیں۔ وہ مقامی رہتے ہیں، روشنی خارج کرنے والی شے کے بہت قریب رہتے ہیں، سفر کرنے سے قاصر ہوتے ہیں، اور روایتی عینک کے ذریعے پکڑے جانے سے قاصر ہوتے ہیں۔ قریب فیلڈ تابکاری کو کنٹرول کرنا، اعلی ریزولوشن کے لیے، مواد کی ایک نئی کلاس کے ساتھ پورا کیا جا سکتا ہے جو فطرت میں آسانی سے حاصل نہیں ہوتا ہے۔ یہ واقف ٹھوسوں کے برعکس ہیں، جیسے کرسٹل، جو اپنی خصوصیات جوہری اور سالماتی اکائیوں سے حاصل کرتے ہیں۔ نئی مادی کلاس، جسے میٹا میٹریلز کہا جاتا ہے، اپنی خصوصیات کو اس کی مصنوعی طور پر بڑی ساخت سے حاصل کرتی ہے۔ اس کے نتیجے میں نئی خصوصیات اور نئے ردعمل سامنے آئے ہیں، جو ان تصاویر کی تفصیلات کی اجازت دیتے ہیں جو روشنی کی طول موج کی طرف سے عائد کردہ حدود سے تجاوز کرتی ہیں۔ ذیلی طول موج امیجنگ اس سے حقیقی وقت، قدرتی ماحول، اور ذیلی طول موج امیجنگ کی ضرورت میں زندہ حیاتیاتی خلیوں کے تعاملات کو دیکھنے کی خواہش پیدا ہوئی ہے۔ سب ویو لینتھ امیجنگ کو آپٹیکل مائکروسکوپی کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے جس میں نظر آنے والی روشنی کی طول موج سے نیچے کسی شے یا جاندار کی تفصیلات دیکھنے کی صلاحیت ہوتی ہے (مذکورہ بالا حصوں میں بحث دیکھیں)۔ دوسرے لفظوں میں، حقیقی وقت میں، 200 نینو میٹر سے نیچے مشاہدہ کرنے کی صلاحیت رکھنا۔ آپٹیکل مائکروسکوپی ایک غیر حملہ آور تکنیک اور ٹیکنالوجی ہے کیونکہ روزمرہ کی روشنی ترسیل کا ذریعہ ہے۔ آپٹیکل مائکروسکوپی (ذیلی طول موج) میں نظری حد سے نیچے کی امیجنگ کو سیلولر سطح اور اصولی طور پر نینو میٹر کی سطح کے لیے تیار کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، 2007 میں ایک ایسی تکنیک کا مظاہرہ کیا گیا جہاں روایتی نظری لینس کے ساتھ مل کر ایک میٹا میٹریل پر مبنی لینس مرئی روشنی کو (نینو اسکیل) نمونوں کو دیکھنے کے لیے جوڑ سکتا ہے جو ایک عام نظری خوردبین کے ساتھ مشاہدہ کرنے کے لیے بہت چھوٹے تھے۔ اس کے ممکنہ استعمال نہ صرف ایک پورے زندہ خلیے کے مشاہدے کے لیے، یا سیلولر عمل کے مشاہدے کے لیے ہیں، جیسے کہ پروٹین اور چربی خلیوں کے اندر اور باہر کیسے منتقل ہوتے ہیں۔ ٹیکنالوجی کے شعبے میں، اس کا استعمال فوٹوولتھگرافی اور نینولیتھگرافی کے پہلے مراحل کو بہتر بنانے کے لیے کیا جا سکتا ہے، جو ہمیشہ چھوٹے کمپیوٹر چپس کی تیاری کے لیے ضروری ہے۔ ذیلی طول موج پر توجہ مرکوز کرنا ایک منفرد امیجنگ تکنیک بن گئی ہے جو دیکھی گئی شے پر ایسی خصوصیات کو دیکھنے کی اجازت دیتی ہے جو استعمال میں آنے والے فوٹونوں کی طول موج سے چھوٹی ہوتی ہیں۔ فوٹون روشنی کی کم از کم اکائی ہے۔ اگرچہ پہلے یہ سمجھا جاتا تھا کہ جسمانی طور پر ناممکن ہے، لیکن ذیلی طول موج کی امیجنگ کو میٹامٹریئلز کی ترقی کے ذریعے ممکن بنایا گیا ہے۔ یہ عام طور پر دھات کی ایک پرت کا استعمال کرتے ہوئے پورا کیا جاتا ہے جیسے سونے یا چاندی کے چند ایٹم موٹے ہوتے ہیں، جو سپر لینس کے طور پر کام کرتے ہیں، یا 1 ڈی اور 2 ڈی فوٹونک کرسٹل کے ذریعے۔ پھیلاؤ والی لہروں، غیر معمولی لہروں، نیئر فیلڈ امیجنگ اور فار فیلڈ امیجنگ کے درمیان ایک لطیف تعامل ہے جس پر ذیل کے حصوں میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ ابتدائی ذیلی طول موج امیجنگ میٹامیٹریئل لینس (سپر لینس) ہر مثال میں منفی ریفریکٹیو انڈیکس تیار کرکے نینو میٹر سائز کی تصاویر کی تشکیل نو کرنے کے قابل ہیں۔ یہ تیزی سے ختم ہونے والی غیر معمولی لہروں کی تلافی کرتا ہے۔ میٹامٹریئلز سے پہلے، سپر ریزولوشن مائکروسکوپی بنانے کے لیے متعدد دیگر تکنیکیں تجویز کی گئی تھیں اور یہاں تک کہ ان کا مظاہرہ بھی کیا گیا تھا۔ 1928 تک، آئرش طبیعیات دان ایڈورڈ ہچنسن سنج کو اس خیال کو تصور کرنے اور تیار کرنے کا سہرا دیا جاتا ہے جو بالآخر قریب فیلڈ اسکیننگ آپٹیکل مائکروسکوپی بن جائے گا۔ 1974 میں دو جہتی من گھڑت تکنیک کے لیے تجاویز پیش کی گئیں۔ ان تجاویز میں ایک مناسب پلانر سبسٹریٹ پر ریلیف، فوٹوولتھگرافی، الیکٹران لیتھوگرافی، ایکس رے لیتھوگرافی، یا آئن بمبارڈمنٹ میں ایک نمونہ بنانے کے لیے کانٹیکٹ امیجنگ شامل تھی۔ میٹا میٹریل لینس کے مشترکہ تکنیکی اہداف اور لیتھوگرافی کی مختلف اقسام کا مقصد آپٹیکل طور پر ان خصوصیات کو حل کرنا ہے جن کے طول و عرض بے نقاب روشنی کے ویکیوم طول موج سے بہت چھوٹے ہیں۔ 1981 میں نیلی روشنی (400 این ایم) کے ساتھ پلانر (فلیٹ) سب مائکروسکوپک دھاتی نمونوں کی کانٹیکٹ امیجنگ کی دو مختلف تکنیکوں کا مظاہرہ کیا گیا۔ ایک مظاہرے کے نتیجے میں تصویر کی ریزولوشن 100 این ایم اور دوسرے کی ریزولوشن 50 سے 70 این ایم تھی۔ 1995 میں، جان گوریرا نے ایک روایتی خوردبین وسرجن مقصد کے ساتھ 50 این ایم لائنوں اور خالی جگہوں ("میٹا میٹریل") والی ایک شفاف گریٹنگ کو ملایا۔ نتیجے میں "سپر لینس" نے سلکان کے نمونے کو حل کیا جس میں 50 این ایم لائنیں اور خالی جگہیں بھی تھیں، جو ہوا میں 650 این ایم طول موج والی روشنی کے ذریعہ عائد کلاسیکی تفریق کی حد سے کہیں زیادہ تھیں۔ کم از کم 1998 سے نیئر فیلڈ آپٹیکل لیتھوگرافی کو نینو میٹر پیمانے کی خصوصیات پیدا کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔ اس ٹیکنالوجی پر تحقیق جاری رہی کیونکہ پہلی تجرباتی طور پر ظاہر کردہ منفی انڈیکس میٹا میٹریل 2000-2001 میں وجود میں آیا۔ نینو میٹر پیمانے کی ایپلی کیشنز کے لیے نئے ملینیم کے آغاز میں الیکٹران بیم لیتھوگرافی کی تاثیر پر بھی تحقیق کی جا رہی تھی۔ امپرنٹ لیتھوگرافی کو نینو میٹر پیمانے پر تحقیق اور ٹیکنالوجی کے لیے مطلوبہ فوائد دکھائے گئے۔ اعلی درجے کی گہری یووی فوٹوولتھگرافی اب ذیلی-100 این ایم ریزولوشن پیش کر سکتی ہے، پھر بھی کم سے کم خصوصیت کا سائز اور نمونوں کے درمیان فاصلہ روشنی کی تفریق کی حد سے طے ہوتا ہے۔ اس کی مشتق ٹیکنالوجیز جیسے ایونسینٹ نیئر فیلڈ لیتھوگرافی، نیئر فیلڈ انٹرفیرنس لیتھوگرافی، اور فیز شفٹنگ ماسک لیتھوگرافی کو ڈفریکشن کی حد پر قابو پانے کے لیے تیار کیا گیا تھا۔ سال 2000 میں، جان پینڈری نے روشنی کی طول موج سے نیچے توجہ مرکوز کرنے کے لیے نینو میٹر اسکیلڈ امیجنگ حاصل کرنے کے لیے میٹا میٹریل لینس کے استعمال کی تجویز پیش کی۔ تفریق کی حد کا تجزیہ کامل لینس کا اصل مسئلہ: کسی ماخذ سے نکلنے والے ای ایم فیلڈ کی عمومی توسیع پھیلنے والی لہروں اور قریب فیلڈ یا ایوینسینٹ لہروں دونوں پر مشتمل ہوتی ہے۔ برقی میدان کے ساتھ 2-D لائن ماخذ کی ایک مثال جس میں S-پولرائزیشن ہوتی ہے اس میں پروپگیٹنگ اور ایوینسینٹ اجزاء پر مشتمل طیارہ لہریں ہوں گی، جو انٹرفیس کے متوازی آگے بڑھتی ہیں۔ جیسے جیسے پھیلنے والی اور چھوٹی ہلکی لہریں درمیانی انٹرفیس کے متوازی سمت میں آگے بڑھتی ہیں، ہلکی لہریں پھیلنے کی سمت میں ختم ہو جاتی ہیں۔ عام (مثبت اشاریہ) نظری عناصر پھیلنے والے اجزاء پر دوبارہ توجہ مرکوز کر سکتے ہیں، لیکن تیزی سے سڑنے والے غیر یکساں اجزاء ہمیشہ ختم ہو جاتے ہیں، جس کی وجہ سے کسی تصویر پر توجہ مرکوز کرنے کے لیے تفریق کی حد ہوتی ہے۔ سپر لینس ایک ایسا لینس ہے جو ذیلی طول موج کی امیجنگ کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے، جو قریب فیلڈ کی کرنوں کو بڑھانے کی اجازت دیتا ہے۔ روایتی لینس میں نام نہاد تفریق کی حد کی وجہ سے ایک طول موج کی ترتیب پر ریزولوشن ہوتا ہے۔ یہ حد بہت چھوٹی چیزوں کی امیجنگ میں رکاوٹ بنتی ہے، جیسے انفرادی ایٹم، جو مرئی روشنی کی طول موج سے بہت چھوٹے ہوتے ہیں۔ ایک سپر لینس تفریق کی حد کو شکست دینے کے قابل ہوتا ہے۔ ایک مثال پینڈری کی طرف سے بیان کردہ ابتدائی لینس ہے، جو فلیٹ لینس کے طور پر اضطراب کے منفی اشاریہ کے ساتھ مواد کا ایک سلیب استعمال کرتا ہے۔ نظریہ طور پر، ایک کامل لینس کامل توجہ مرکوز کرنے کے قابل ہوگا-اس کا مطلب یہ ہے کہ یہ تصویری سطح پر ماخذ سطح کے برقی مقناطیسی میدان کو مکمل طور پر دوبارہ پیش کر سکتا ہے۔ ریزولوشن پر پابندی کے طور پر ڈفریکشن کی حد روایتی لینس کی کارکردگی کی حد ڈفریکشن کی حد کی وجہ سے ہے۔ پینڈری (2000) کے بعد، تفریق کی حد کو مندرجہ ذیل طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ کسی شے اور ز-محور کے ساتھ رکھے ہوئے لینس پر غور کریں تاکہ شے کی کرنیں + ز کی سمت میں سفر کر رہی ہوں۔ شے سے نکلنے والے میدان کو اس کے کونیی سپیکٹرم کے طریقہ کار کے لحاظ سے، طیارہ لہروں کی سپرپوزیشن کے طور پر لکھا جا سکتا ہے: جہاں ایک فنکشن ہے: صرف مثبت مربع جڑ لی جاتی ہے کیونکہ توانائی + z سمت میں جا رہی ہے۔ تصویر کے کونیی سپیکٹرم کے تمام اجزاء جن کے لیے حقیقی ہے ایک عام لینس کے ذریعے منتقل اور دوبارہ مرکوز ہوتے ہیں۔ تاہم، اگر پھر خیالی ہو جاتی ہے، اور لہر ایک غیر متزلزل لہر ہے، جس کا طول و عرض ختم ہو جاتا ہے جیسے جیسے لہر z محور کے ساتھ پھیلتی ہے۔ اس کے نتیجے میں لہر کے ہائی-آئنگولر-فریکوئنسی اجزاء کا نقصان ہوتا ہے، جس میں امیج کی جانے والی شے کی ہائی فریکوئنسی (چھوٹے پیمانے) کی خصوصیات کے بارے میں معلومات ہوتی ہیں۔ سب سے زیادہ ریزولوشن جو حاصل کیا جا سکتا ہے اس کا اظہار طول موج کے لحاظ سے کیا جا سکتا ہے: ایک سپر لینس حد سے تجاوز کرتا ہے۔ پینڈری قسم کے سپر لینس کا اشاریہ n = −1 (ε = −1، μ = −1) ہوتا ہے، اور اس طرح کے مادے میں، + z سمت میں توانائی کی نقل و حمل کے لیے لہر ویکٹر کے z جزو کو مخالف علامت کی ضرورت ہوتی ہے: بڑی کونیی تعدد کے لیے، اب غیر متزلزل لہر بڑھتی ہے، اس لیے عینک کی مناسب موٹائی کے ساتھ، کونیی سپیکٹرم کے تمام اجزاء کو بغیر فہرست کے عینک کے ذریعے منتقل کیا جا سکتا ہے۔ توانایٔی کے تحفظ میں کوئی مسئلہ نہیں ہے، کیونکہ ارتقاء کی سمت میں کوئی لہریں نہیں لے جاتی ہیں: پوائنٹنگ ویکٹر ترقی کی سمت پر عمودی طور پر مبنی ہوتا ہے۔ کامل عینک کے اندر سفر کرنے والی لہروں کے لیے، پوائنٹنگ ویکٹر مرحلے کی رفتار کے مخالف سمت کی طرف اشارہ کرتا ہے۔ اضطراب کے منفی اشاریہ کے اثرات عام طور پر، جب لہر دو مادوں کے انٹرفیس سے گزرتی ہے، تو لہر نارمل کے مخالف سمت میں ظاہر ہوتی ہے۔ تاہم، اگر انٹرفیس ریفریکشن کے مثبت انڈیکس والے مواد اور ریفریکشن کے منفی انڈیکس والے کسی دوسرے مواد کے درمیان ہے، تو لہر نارمل کے ایک ہی طرف ظاہر ہوگی۔ پینڈری کا کامل لینس کا خیال ایک چپٹا مواد ہے جہاں n = −1 ہے۔ اس طرح کا لینس قریب فیلڈ کی کرنوں کو، جو عام طور پر تفریق کی حد کی وجہ سے ختم ہو جاتی ہیں، لینس کے اندر ایک بار اور لینس کے باہر ایک بار فوکس کرنے کی اجازت دیتا ہے، جس سے ذیلی طول موج کی امیجنگ کی اجازت ملتی ہے۔ ترقی اور تعمیر سپر لینس کی تعمیر کو ایک زمانے میں ناممکن سمجھا جاتا تھا۔ 2000 میں، پینڈری نے دعوی کیا کہ بائیں ہاتھ کے مواد کا ایک سادہ سلیب کام کرے گا۔ تاہم، اس طرح کے عینک کے تجرباتی ادراک میں کچھ اور وقت لگا، کیونکہ منفی اجازت اور پارگمیتا دونوں کے ساتھ میٹا میٹریل بنانا اتنا آسان نہیں ہے۔ درحقیقت، ایسا کوئی مواد قدرتی طور پر موجود نہیں ہے اور مطلوبہ میٹا میٹریلز کی تعمیر غیر معمولی ہے۔ مزید برآں، یہ دکھایا گیا کہ مواد کے پیرامیٹرز انتہائی حساس ہیں (انڈیکس کو −1 کے برابر ہونا چاہیے) ؛ چھوٹے انحراف ذیلی طول موج کے ریزولوشن کو ناقابل مشاہدہ بناتے ہیں۔ میٹا میٹریلز کی گونجتی نوعیت کی وجہ سے، جس پر سپر لینس کے بہت سے (مجوزہ) نفاذ کا انحصار ہوتا ہے، میٹا میٹریلز انتہائی منتشر ہوتے ہیں۔ مادی پیرامیٹرز کے لیے سپر لینس کی حساس نوعیت میٹا میٹریلز پر مبنی سپر لینس کو محدود قابل استعمال فریکوئنسی رینج کا سبب بنتی ہے۔ یہ ابتدائی نظریاتی سپر لینس ڈیزائن ایک میٹا میٹریل پر مشتمل تھا جو لہر کے گرنے کی تلافی کرتا ہے اور قریب کے میدان میں تصاویر کی تشکیل نو کرتا ہے۔ پھیلنے والی اور غیر متزلزل دونوں لہریں تصویر کے حل میں معاون ثابت ہو سکتی ہیں۔ پینڈری نے یہ بھی تجویز کیا کہ صرف ایک منفی پیرامیٹر والا لینس ایک لگ بھگ سپر لینس بنائے گا، بشرطیکہ اس میں شامل فاصلے بھی بہت کم ہوں اور بشرطیکہ ماخذ پولرائزیشن مناسب ہو۔ مرئی روشنی کے لیے یہ ایک مفید متبادل ہے، کیونکہ مرئی روشنی کی تعدد پر منفی پارگمیتا کے ساتھ انجینئرنگ میٹا میٹریل مشکل ہے۔ اس کے بعد دھاتیں ایک اچھا متبادل ہیں کیونکہ ان میں منفی اجازت ہوتی ہے (لیکن منفی پارگمیتا نہیں)۔ پینڈری نے آپریشن کی پیش گوئی شدہ طول موج (356 این ایم) پر نسبتا کم نقصان کی وجہ سے چاندی کا استعمال کرنے کی تجویز پیش کی۔ 2003 میں پینڈری کے نظریہ کا پہلی بار تجرباتی طور پر آر ایف/مائکروویو تعدد پر مظاہرہ کیا گیا۔ 2005 میں، دو آزاد گروپوں نے یووی رینج پر پینڈری کے لینس کی تصدیق کی، دونوں نے یووی روشنی سے روشن چاندی کی پتلی تہوں کا استعمال کرتے ہوئے طول موج سے چھوٹی اشیاء کی "تصاویر" تیار کیں۔ نظر آنے والی روشنی کے منفی اضطراب کی تجرباتی طور پر 2003 میں ایک یٹریم آرتھواناڈیٹ (YVO4) بائی کرسٹل میں تصدیق کی گئی تھی۔ یہ دریافت کیا گیا کہ مائکروویوز کے لیے ایک سادہ سپر لینس ڈیزائن متوازی چلنے والی تاروں کی ایک صف کا استعمال کر سکتا ہے۔ اس ڈھانچے کو ایم آر آئی امیجنگ کے ریزولوشن کو بہتر بنانے کے قابل دکھایا گیا۔ 2004 میں، منفی ریفریکٹیو انڈیکس والے پہلے سپر لینس نے ڈفریکشن کی حد سے تین گنا بہتر ریزولوشن فراہم کیا اور مائکروویو فریکوئنسیز پر اس کا مظاہرہ کیا گیا۔ 2005 میں، پہلے قریب فیلڈ سپر لینس کا مظاہرہ N.Fang et al. نے کیا تھا، لیکن لینس منفی اضطراب پر انحصار نہیں کرتا تھا۔ اس کے بجائے، ایک پتلی چاندی کی فلم کا استعمال سطح پلازمون جوڑے کے ذریعے ایوینسینٹ طریقوں کو بڑھانے کے لیے کیا گیا تھا۔ تقریبا ایک ہی وقت میں میلویل اور بلیکی قریب فیلڈ سپر لینس کے ساتھ کامیاب ہوئے۔ دوسرے گروہوں نے پیروی کی۔ 2008 میں سپر لینس ریسرچ میں دو پیش رفت کی اطلاع دی گئی۔ دوسرے معاملے میں، سلور نانووائر سے ایک میٹا میٹریل تشکیل پایا جو الیکٹرو کیمیکل طور پر سوراخ دار ایلومینیم آکسائڈ میں جمع کیے گئے تھے۔ مواد نے منفی اضطراب کا مظاہرہ کیا۔ اس طرح کے آئسوٹروپک منفی ڈائی الیکٹرک مستقل سلیب لینس کی امیجنگ کارکردگی کا بھی سلیب کے مواد اور موٹائی کے حوالے سے تجزیہ کیا گیا۔ پلانر یونیایکسیل انیسوٹروپک لینس کے ساتھ ذیلی طول موج امیجنگ کے مواقع، جہاں ڈائی الیکٹرک ٹینسر کے اجزاء مخالف علامت کے ہوتے ہیں، کا بھی ڈھانچے کے پیرامیٹرز کے فنکشن کے طور پر مطالعہ کیا گیا ہے۔ سپر لینس کا ابھی تک مرئی یا قریب اورکت تعدد پر مظاہرہ نہیں کیا گیا ہے (نیلسن، آر۔ بی۔ ؛ 2010)۔ مزید برآں، منتشر مواد کے طور پر، یہ ایک ہی طول موج پر کام کرنے تک محدود ہیں۔ مجوزہ حل میٹل ڈائی الیکٹرک کمپوزائٹس (ایم ڈی سی) اور ملٹی لیئر لینس ڈھانچے ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ ملٹی لیئر سپر لینز میں سنگل لیئر سپر لینز کے مقابلے میں سب ویو لینتھ ریزولوشن بہتر ہوتی ہے۔ ملٹی لیئر سسٹم کے ساتھ نقصانات کم تشویش کا باعث ہیں، لیکن اب تک امپیڈینس مس میچ کی وجہ سے یہ ناقابل عمل معلوم ہوتا ہے۔ اگرچہ نینو فیبریکیشن تکنیکوں کا ارتقاء نینو اسٹرکچرز کی تشکیل میں حدود کو آگے بڑھانا جاری رکھے ہوئے ہے، لیکن سطح کی کھردری نینو فوٹونک آلات کے ڈیزائن میں تشویش کا ایک ناگزیر ذریعہ بنی ہوئی ہے۔ ملٹی لیئر میٹل انسولیٹر اسٹیک لینس کے موثر ڈائی الیکٹرک مستقل اور ذیلی طول موج امیج ریزولوشن پر اس سطح کی کھردری کے اثرات کا بھی مطالعہ کیا گیا ہے۔ کامل لینس جب روایتی لینس کے ذریعے دنیا کا مشاہدہ کیا جاتا ہے، تو تصویر کی تیزیت کا تعین روشنی کی طول موج سے ہوتا ہے اور اس تک محدود ہوتا ہے۔ سال 2000 کے آس پاس، منفی اشاریہ میٹا میٹریل کے ایک سلیب کو روایتی (مثبت اشاریہ) لینس سے بالاتر صلاحیتوں والا لینس بنانے کے لیے نظریہ بنایا گیا تھا۔ پینڈری نے تجویز پیش کی کہ منفی ریفریکٹیو میٹا میٹریل کا ایک پتلا سلیب کامن لینس کے ساتھ معروف مسائل پر قابو پا سکتا ہے تاکہ ایک "کامل" لینس حاصل کیا جا سکے جو پورے سپیکٹرم کو فوکس کرے، دونوں پروپیگنٹنگ کے ساتھ ساتھ ایونسینٹ سپیکٹرم۔ چاندی کا ایک سلیب میٹا میٹریل کے طور پر تجویز کیا گیا تھا۔ مزید خاص طور پر، اس طرح کی چاندی کی پتلی فلم کو میٹا سرفیس سمجھا جا سکتا ہے۔ جیسے جیسے روشنی ماخذ سے دور جاتی ہے (پھیلتی ہے)، یہ ایک صوابدیدی مرحلہ حاصل کرتی ہے۔ روایتی عینک کے ذریعے مرحلہ مستقل رہتا ہے، لیکن غیر معمولی لہریں تیزی سے ختم ہو جاتی ہیں۔ فلیٹ میٹا میٹریل ڈی این جی سلیب میں، عام طور پر سڑنے والی غیر معمولی لہروں کو متضاد طور پر بڑھایا جاتا ہے۔ مزید برآں، جیسے جیسے ابھرنے والی لہریں اب بڑھ جاتی ہیں، مرحلہ الٹ جاتا ہے۔ لہذا، ایک قسم کے لینس کی تجویز پیش کی گئی تھی، جو دھاتی فلم میٹامٹریئل پر مشتمل تھی۔ جب اس کے پلازما فریکوئنسی کے قریب روشن کیا جاتا ہے، تو لینس کو سپر ریزولوشن امیجنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جو لہر کے گرنے کی تلافی کرتا ہے اور قریب کے میدان میں تصاویر کی تشکیل نو کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، پھیلنے والی اور غیر متزلزل دونوں لہریں تصویر کے حل میں حصہ ڈالتی ہیں۔ پینڈری نے تجویز کیا کہ بائیں ہاتھ کے سلیب "کامل امیجنگ" کی اجازت دیتے ہیں اگر وہ مکمل طور پر نقصان سے پاک ہوں، امپیڈینس مماثل ہو، اور ان کا ریفریکٹیو انڈیکس آس پاس کے میڈیم کے مقابلے میں-1 ہو۔ نظریاتی طور پر، یہ اس لحاظ سے ایک پیشرفت ہوگی کہ آپٹیکل ورژن اشیاء کو نینو میٹر کی طرح چھوٹے پیمانے پر حل کرتا ہے۔ پینڈری نے پیش گوئی کی کہ n = −1 کے اضطراری اشاریہ کے ساتھ ڈبل منفی میٹا میٹریلز (DNG)، کم از کم اصولی طور پر، ایک "کامل لینس" کے طور پر کام کر سکتے ہیں جو امیجنگ ریزولوشن کی اجازت دیتا ہے جو طول موج سے نہیں بلکہ مادی معیار سے محدود ہے۔ کامل لینس سے متعلق دیگر مطالعات مزید تحقیق سے یہ ظاہر ہوا کہ کامل لینس کے پیچھے پینڈری کا نظریہ بالکل درست نہیں تھا۔ ایوینسینٹ سپیکٹرم (حوالہ میں مساوات 13-21) کی فوکسنگ کا تجزیہ ناقص تھا۔ اس کے علاوہ، یہ صرف ایک (نظریاتی) مثال پر لاگو ہوتا ہے، اور یہ ایک خاص میڈیم ہے جو نقصان سے پاک، غیر متفرق ہے اور جزو پیرامیٹرز کی تعریف اس طرح کی گئی ہے: ε (ω)/ε0 = μ (ω)/μ0 = −1، جس کے نتیجے میں n = −1 کا منفی اضطراب ہوتا ہے۔ تاہم، اس نظریہ کا حتمی بدیہی نتیجہ یہ ہے کہ پھیلنے والی اور غیر متفرق دونوں لہریں مرکوز ہیں، جس کے نتیجے میں سلیب کے اندر ایک متغیر فوکل پوائنٹ اور سلیب سے باہر ایک اور کنورجنس (فوکل پوائنٹ) درست ثابت ہوا۔ اگر ڈی این جی میٹا میٹریل میڈیم کا بڑا منفی انڈیکس ہے یا نقصان دہ یا منتشر ہو جاتا ہے، تو پینڈری کے کامل لینس کے اثر کا احساس نہیں کیا جا سکتا۔ نتیجے کے طور پر، کامل لینس اثر عام طور پر موجود نہیں ہے۔ اس وقت (2001) کے ایف ڈی ٹی ڈی تخروپن کے مطابق، ڈی این جی سلیب ایک پلسڈ سلنڈریکل لہر سے پلسڈ بیم میں کنورٹر کی طرح کام کرتا ہے۔ مزید برآں، حقیقت میں (عملی طور پر)، ایک ڈی این جی میڈیم کو پھیلنے والا اور نقصان دہ ہونا چاہیے، جس کے تحقیق یا اطلاق کے لحاظ سے مطلوبہ یا ناپسندیدہ اثرات ہو سکتے ہیں۔ نتیجتا، پینڈری کا کامل لینس اثر ڈی این جی میڈیم کے طور پر ڈیزائن کردہ کسی بھی میٹا میٹریل کے ساتھ ناقابل رسائی ہے۔ 2002 میں کامل لینس کے تصور کے ایک اور تجزیے سے پتہ چلا کہ اس میں غلطی ہوئی ہے جب اس نے نقصان کے بغیر، بے پھیلاؤ والے ڈی این جی کو موضوع کے طور پر استعمال کیا۔ اس تجزیے نے ریاضیاتی طور پر یہ ظاہر کیا کہ غیر متزلزل لہروں کی باریکیوں، ایک محدود سلیب پر پابندی اور جذب کی وجہ سے تضادات اور تغیرات پیدا ہوئے جو بکھرے ہوئے لہر کے شعبوں کی بنیادی ریاضیاتی خصوصیات سے متصادم ہیں۔ مثال کے طور پر، اس تجزیے میں کہا گیا ہے کہ جذب، جو منتشر ہونے سے منسلک ہے، عملی طور پر ہمیشہ موجود رہتا ہے، اور جذب اس میڈیم (ڈی این جی) کے اندر بڑھی ہوئی لہروں کو سڑنے والی لہروں میں تبدیل کرنے کا رجحان رکھتا ہے۔ 2003 میں شائع ہونے والے پینڈری کے کامل لینس کے تصور کے تیسرے تجزیے میں مائکروویو تعدد پر منفی اضطراب کے حالیہ مظاہرے کو کامل لینس کے بنیادی تصور کی عملداری کی تصدیق کے طور پر استعمال کیا گیا۔ اس کے علاوہ، اس مظاہرے کو تجرباتی ثبوت سمجھا جاتا تھا کہ ایک طیارہ دار ڈی این جی میٹا میٹریل ایک نقطہ ماخذ کے دور میدان کی تابکاری کو دوبارہ مرکوز کرے گا۔ تاہم، کامل لینس کو اجازت، پارگمیتا، اور مقامی وقتا فوقتا کے لیے ظاہر کردہ منفی اضطراری نمونے کے مقابلے میں نمایاں طور پر مختلف اقدار کی ضرورت ہوگی۔ یہ مطالعہ اس بات سے اتفاق کرتا ہے کہ ایسے حالات سے کسی بھی انحراف کا نتیجہ عام، روایتی، نامکمل شبیہہ میں نکلتا ہے جو تیزی سے کم ہوتا ہے یعنی تفریق کی حد۔ نقصانات کی عدم موجودگی میں عینک کا بہترین حل ایک بار پھر عملی نہیں ہے، اور متضاد تشریحات کا باعث بن سکتا ہے۔ یہ طے کیا گیا کہ اگرچہ گونجنے والی سطح کے پلازمون امیجنگ کے لیے ناپسندیدہ ہیں، لیکن یہ سڑتی ہوئی برفانی لہروں کی بازیابی کے لیے ضروری ثابت ہوتے ہیں۔ اس تجزیے سے پتہ چلا کہ میٹا میٹریل پیریڈوسیٹی کا ایوینسینٹ اجزاء کی اقسام کی بازیابی پر نمایاں اثر پڑتا ہے۔ اس کے علاوہ، موجودہ ٹیکنالوجیز کے ساتھ ذیلی طول موج کا حل حاصل کرنا ممکن ہے۔ منظم میٹا میٹریلز میں منفی ریفریکٹیو انڈیکس کا مظاہرہ کیا گیا ہے۔ اس طرح کے مواد کو ٹیون ایبل میٹریل پیرامیٹرز کے لیے تیار کیا جا سکتا ہے، اور اس طرح زیادہ سے زیادہ حالات حاصل کیے جا سکتے ہیں۔ سپر کنڈکٹنگ عناصر کا استعمال کرتے ہوئے ڈھانچوں میں مائکروویو فریکوئنسی تک کے نقصانات کو کم سے کم کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، متبادل ڈھانچوں پر غور بائیں ہاتھ کے مواد کی تشکیل کا باعث بن سکتا ہے جو ذیلی طول موج کی توجہ مرکوز کر سکتا ہے۔ اس وقت ایسے ڈھانچوں کا مطالعہ کیا جا رہا تھا۔ میٹا میٹریلز میں ہونے والے نقصانات کے معاوضے کے لیے ایک موثر نقطہ نظر، جسے پلازمون انجیکشن اسکیم کہا جاتا ہے، حال ہی میں تجویز کیا گیا ہے۔ پلازمون انجکشن اسکیم کو نظریاتی طور پر نامکمل منفی انڈیکس فلیٹ لینس پر مناسب مادی نقصانات کے ساتھ اور شور کے ساتھ ساتھ ہائپر لینس کی موجودگی میں لاگو کیا گیا ہے۔ یہ دکھایا گیا ہے کہ پلاسمون انجیکشن اسکیم کی مدد سے نامکمل منفی انڈیکس فلیٹ لینس بھی اشیاء کی سب ڈفریکشن امیجنگ کو فعال کر سکتے ہیں جو بصورت دیگر نقصانات اور شور کی وجہ سے ممکن نہیں ہے۔ اگرچہ پلازمون انجیکشن اسکیم کا تصور اصل میں پلازمونک میٹامٹریئلز کے لیے کیا گیا تھا، لیکن یہ تصور عام ہے اور ہر قسم کے برقی مقناطیسی طریقوں پر لاگو ہوتا ہے۔ اسکیم کا بنیادی خیال ایک مناسب طور پر تشکیل شدہ بیرونی معاون فیلڈ کے ساتھ میٹا میٹریل میں نقصان دہ طریقوں کی مربوط سپرپوزیشن ہے۔ یہ معاون فیلڈ میٹا میٹریل میں ہونے والے نقصانات کا سبب بنتا ہے، اس لیے میٹا میٹریل لینس کے معاملے میں سگنل بیم یا آبجیکٹ فیلڈ کے ذریعے ہونے والے نقصانات کو مؤثر طریقے سے کم کرتا ہے۔ پلازمون انجیکشن اسکیم کو ڈیکونولوشن پوسٹ پروسیسنگ طریقہ کار کے ذریعے جسمانی یا مساوی طور پر نافذ کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، فزیکل نفاذ ڈیکونولیوشن سے زیادہ موثر ثابت ہوا ہے۔ ارتقاء کی جسمانی تعمیر اور ایک تنگ بینڈوڈتھ کے اندر مقامی تعدد کی انتخابی وسعت پلازمون انجیکشن اسکیم کے جسمانی نفاذ کی کلیدیں ہیں۔ یہ نقصان معاوضہ اسکیم خاص طور پر میٹا میٹریل لینس کے لیے مثالی طور پر موزوں ہے کیونکہ اس میں درمیانی، غیر لکیری، یا فونون کے ساتھ کسی تعامل کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ پلازمون انجیکشن اسکیم کا تجرباتی مظاہرہ ابھی تک جزوی طور پر نہیں دکھایا گیا ہے کیونکہ نظریہ بالکل نیا ہے۔ مقناطیسی تاروں کے ساتھ قریب فیلڈ امیجنگ پینڈری کے نظریاتی لینس کو پھیلنے والی لہروں اور قریب فیلڈ ایوینسینٹ لہروں دونوں کو مرکوز کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔ اجازت "ε" اور مقناطیسی پارگمیتا "μ" سے اضطراب "n" کا ایک اشاریہ اخذ کیا جاتا ہے۔ اضطراب کا اشاریہ اس بات کا تعین کرتا ہے کہ روشنی ایک مادے سے دوسرے مادے میں جانے پر کس طرح جھکی ہوئی ہے۔ 2003 میں، یہ تجویز کیا گیا تھا کہ متغیر، متوازی، n = −1 مواد اور n = + 1 مواد کی تہوں کے ساتھ تعمیر کردہ ایک میٹامیٹریئل، میٹامیٹریئل لینس کے لیے زیادہ موثر ڈیزائن ہوگا۔ یہ ایک موثر میڈیم ہے جو ایک کثیر پرت اسٹیک سے بنا ہے، جو بائیرفرینجینس، n2 = φ، nx = 0 ظاہر کرتا ہے۔ اس کے بعد موثر ریفریکٹیو انڈیکس بالترتیب عمودی اور متوازی ہوتے ہیں۔ روایتی لینس کی طرح، زیڈ سمت رول کے محور کے ساتھ ہوتی ہے۔ گونج تعدد (ڈبلیو 0)-21.3 میگاہرٹز کے قریب-رول کی تعمیر سے طے ہوتا ہے۔ ڈمپنگ تہوں کی موروثی مزاحمت اور اجازت کے نقصان دہ حصے سے حاصل کی جاتی ہے۔ سیدھے الفاظ میں، جیسا کہ فیلڈ پیٹرن کو ان پٹ سے سلیب کے آؤٹ پٹ فیس میں منتقل کیا جاتا ہے، اس لیے تصویر کی معلومات کو ہر پرت میں منتقل کیا جاتا ہے۔ یہ تجرباتی طور پر ثابت ہوا۔ مواد کی دو جہتی امیجنگ کی کارکردگی کی جانچ کرنے کے لیے، حرف M کی شکل میں مخالف متوازی تاروں کی ایک جوڑی سے ایک اینٹینا بنایا گیا تھا۔ اس سے مقناطیسی بہاؤ کی ایک لکیر پیدا ہوئی، جس سے امیجنگ کے لیے ایک خاص فیلڈ پیٹرن فراہم ہوتا ہے۔ اسے افقی طور پر رکھا گیا تھا، اور 271 سوئس رولز پر مشتمل مواد، جو 21.5 میگاہرٹز پر ٹیون کیا گیا تھا، اس کے اوپر رکھا گیا تھا۔ مواد درحقیقت مقناطیسی میدان کے لیے تصویر کی منتقلی کے آلے کے طور پر کام کرتا ہے۔ اینٹینا کی شکل کو آؤٹ پٹ پلین میں وفاداری کے ساتھ دوبارہ پیش کیا جاتا ہے، دونوں چوٹی کی شدت کی تقسیم میں، اور "وادیوں" میں جو ایم کو باندھتی ہیں۔ بہت قریب (ایوینسینٹ) فیلڈ کی ایک مستقل خصوصیت یہ ہے کہ برقی اور مقناطیسی میدان بڑے پیمانے پر الگ ہو جاتے ہیں۔ یہ اجازت کے ساتھ برقی میدان کے تقریبا آزاد ہیرا پھیری اور پارگمیتا کے ساتھ مقناطیسی میدان کی اجازت دیتا ہے۔ مزید برآں، یہ انتہائی انیسوٹروپک نظام ہے۔ لہذا، ای ایم فیلڈ کے ٹرانسورس (پرپینڈکولر) اجزاء جو مواد کو خارج کرتے ہیں، یعنی ویو ویکٹر اجزاء kx اور ky، طول البلد جزو kz سے الگ ہو جاتے ہیں۔ لہذا، فیلڈ پیٹرن کو تصویر کی معلومات کے انحطاط کے بغیر مواد کے سلیب کے ان پٹ سے آؤٹ پٹ فیس میں منتقل کیا جانا چاہیے۔ سلور میٹامیٹریئل کے ساتھ آپٹیکل سپر لینس 2003 میں، محققین کے ایک گروپ نے دکھایا کہ آپٹیکل ایوینسینٹ لہروں کو بہتر بنایا جائے گا جب وہ سلور میٹامیٹریئل لینس سے گزرتی ہیں۔ اسے ڈفریکشن فری لینس کہا جاتا تھا۔ اگرچہ ایک مربوط، اعلی ریزولوشن والی شبیہہ کا ارادہ نہیں تھا، اور نہ ہی اسے حاصل کیا گیا تھا، لیکن ابھرنے والے میدان کی تخلیق نو کا تجرباتی طور پر مظاہرہ کیا گیا۔ 2003 تک یہ کئی دہائیوں سے جانا جاتا تھا کہ انٹرفیس کی سطحوں پر پرجوش ریاستیں پیدا کرکے غیر معمولی لہروں کو بڑھایا جا سکتا ہے۔ تاہم، پینڈری کی حالیہ تجویز (اوپر "پرفیکٹ لینس" دیکھیں) تک ایوینسینٹ اجزاء کی تعمیر نو کے لیے سطح کے پلازمون کے استعمال کی کوشش نہیں کی گئی تھی۔ مختلف موٹائی کی فلموں کا مطالعہ کرنے سے یہ نوٹ کیا گیا ہے کہ مناسب حالات میں تیزی سے بڑھتا ہوا ٹرانسمیشن گتانک ہوتا ہے۔ اس مظاہرے نے براہ راست ثبوت فراہم کیا کہ سپر لینسنگ کی بنیاد ٹھوس ہے، اور اس راستے کی تجویز پیش کی جو نظری طول موج پر سپر لینسنگ کے مشاہدے کو قابل بنائے گی۔ 2005 میں، ایک مربوط، اعلی ریزولوشن والی تصویر تیار کی گئی (2003 کے نتائج کی بنیاد پر)۔ چاندی کا ایک پتلا سلیب (35 این ایم) ذیلی تفریق-محدود امیجنگ کے لیے بہتر تھا، جس کے نتیجے میں روشنی کی طول موج کا چھٹا حصہ ہوتا ہے۔ اس قسم کے لینس کا استعمال لہر کے گرنے کی تلافی کرنے اور قریب کے میدان میں تصاویر کی تعمیر نو کے لیے کیا گیا تھا۔ کام کرنے والے سپر لینس بنانے کی سابقہ کوششوں میں چاندی کا ایک سلیب استعمال کیا گیا تھا جو بہت موٹا تھا۔ اشیاء کی تصویر 40 این ایم کے برابر چھوٹی تھی۔ 2005 میں نظری خوردبین کے لیے امیجنگ ریزولوشن کی حد سرخ خون کے خلیے کے قطر کا تقریبا دسواں حصہ تھی۔ سلور سپر لینز کے ساتھ اس کے نتیجے میں سرخ خون کے خلیے کے قطر کا ایک سو واں حصہ حل ہوتا ہے۔ روایتی لینس، چاہے وہ انسان کے بنائے ہوئے ہوں یا قدرتی، تمام اشیاء سے خارج ہونے والی روشنی کی لہروں کو پکڑ کر اور پھر انہیں موڑ کر تصاویر بناتے ہیں۔ موڑ کا زاویہ اضطراب کے اشاریہ سے طے ہوتا ہے اور مصنوعی منفی اشاریہ مواد کی تشکیل تک ہمیشہ مثبت رہا ہے۔ اشیاء ایسی غیر معمولی لہروں کو بھی خارج کرتی ہیں جو شے کی تفصیلات رکھتی ہیں، لیکن روایتی آپٹکس کے ساتھ ناقابل حصول ہیں۔ اس طرح کی غیر متزلزل لہریں تیزی سے ختم ہو جاتی ہیں اور اس طرح کبھی بھی امیج ریزولوشن کا حصہ نہیں بنتیں، ایک آپٹکس تھریشولڈ جسے ڈفریکشن لمٹ کہا جاتا ہے۔ اس تفریق کی حد کو توڑنا، اور غیر معمولی لہروں کو پکڑنا کسی شے کی 100 فیصد کامل نمائندگی کی تخلیق کے لیے اہم ہے۔ اس کے علاوہ، روایتی نظری مواد کو انحراف کی حد کا سامنا کرنا پڑتا ہے کیونکہ روشنی کے منبع سے صرف پھیلنے والے اجزاء (نظری مواد کے ذریعے) منتقل ہوتے ہیں۔ غیر پھیلنے والے اجزاء، ایوینسینٹ لہریں، منتقل نہیں ہوتی ہیں۔ مزید برآں، وہ لینس جو اضطراب کے اشاریہ کو بڑھا کر امیج ریزولوشن کو بہتر بناتے ہیں وہ ہائی انڈیکس مواد کی دستیابی سے محدود ہوتے ہیں، اور الیکٹران مائکروسکوپی کی پوائنٹ بائی پوائنٹ سب ویو لینتھ امیجنگ میں بھی کام کرنے والے سپر لینس کی صلاحیت کے مقابلے میں حدود ہوتی ہیں۔ اسکیننگ الیکٹران اور ایٹم فورس مائکروسکوپ اب چند نینو میٹر تک تفصیل حاصل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم، اس طرح کے خوردبین نقطہ بہ نقطہ اشیاء کو اسکین کرکے تصاویر بناتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ عام طور پر غیر زندہ نمونوں تک محدود ہوتے ہیں، اور تصویر لینے کا وقت کئی منٹ تک لگ سکتا ہے۔ موجودہ نظری خوردبین کے ساتھ، سائنس دان صرف ایک خلیے کے اندر نسبتا بڑے ڈھانچے بنا سکتے ہیں، جیسے کہ اس کے مرکزے اور مائٹوکونڈریا۔ محققین نے کہا کہ سپر لینس کے ساتھ، آپٹیکل خوردبین ایک دن مائیکرو ٹیوبلز کے ساتھ سفر کرنے والے انفرادی پروٹین کی نقل و حرکت کو ظاہر کر سکتے ہیں جو سیل کا کنکال بناتے ہیں۔ آپٹیکل خوردبین ایک سیکنڈ کے ایک حصے میں ایک سنیپ شاٹ کے ساتھ پورے فریم کو پکڑ سکتے ہیں۔ سپر لینس کے ساتھ یہ زندہ مواد کے لیے نینو اسکیل امیجنگ کھولتا ہے، جس سے ماہرین حیاتیات کو حقیقی وقت میں خلیوں کی ساخت اور افعال کو بہتر طور پر سمجھنے میں مدد مل سکتی ہے۔ ٹی ایچ زیڈ اور انفراریڈ نظام میں مقناطیسی جوڑے کی پیشرفت نے ممکنہ میٹا میٹریل سپر لینس کا ادراک فراہم کیا۔ تاہم، قریب کے میدان میں، مواد کے برقی اور مقناطیسی ردعمل الگ ہو جاتے ہیں۔ لہذا، ٹرانسورس مقناطیسی (ٹی ایم) لہروں کے لیے، صرف اجازت پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ عمدہ دھاتیں، پھر سپر لینسنگ کے لیے قدرتی انتخاب بن جاتی ہیں کیونکہ منفی اجازت آسانی سے حاصل کی جاتی ہے۔ پتلی دھاتی سلیب کو ڈیزائن کرکے تاکہ سطح کے کرنٹ کے ارتعاش (سطح کے پلازمون) شے سے نکلنے والی لہروں سے میل کھائیں، سپر لینس میدان کے طول و عرض کو کافی حد تک بڑھانے کے قابل ہے۔ سطح کے پلازمون کے ذریعہ ایوینسینٹ لہروں کے اضافے سے سپر لینسنگ کے نتائج۔ سپر لینس کی کلید اس کی ایسی لہروں کو نمایاں طور پر بڑھانے اور بازیافت کرنے کی صلاحیت ہے جو بہت چھوٹے پیمانے پر معلومات لے جاتی ہیں۔ یہ انحراف کی حد سے نیچے اچھی طرح سے امیجنگ کو قابل بناتا ہے۔ ابھی تک کوئی بھی لینس کسی شے سے خارج ہونے والی تمام غیر معمولی لہروں کو مکمل طور پر دوبارہ تشکیل دینے کے قابل نہیں ہے، اس لیے 100 فیصد کامل تصویر کا ہدف برقرار رہے گا۔ تاہم، بہت سے سائنس دانوں کا خیال ہے کہ ایک حقیقی کامل لینس ممکن نہیں ہے کیونکہ لہریں کسی بھی معروف مادے سے گزرتے ہوئے ہمیشہ توانائی کے جذب میں کچھ کمی واقع ہوتی ہے۔ اس کے مقابلے میں، سپر لینس کی تصویر سلور سپر لینس کے بغیر بنائی گئی تصویر سے کافی بہتر ہے۔ 50-این ایم فلیٹ سلور پرت فروری 2004 میں، ایک برقی مقناطیسی تابکاری فوکسنگ سسٹم، جو ایک منفی انڈیکس میٹامیٹریئل پلیٹ پر مبنی ہے، نے مائکروویو ڈومین میں ذیلی طول موج کی امیجنگ کو مکمل کیا۔ اس سے ظاہر ہوا کہ روشنی کی طول موج سے بہت کم پر الگ الگ تصاویر حاصل کرنا ممکن ہے۔ نیز، 2004 میں، ذیلی مائکرو میٹر قریب فیلڈ امیجنگ کے لیے ایک چاندی کی پرت استعمال کی گئی تھی۔ سپر ہائی ریزولوشن حاصل نہیں کیا گیا تھا، لیکن اس کا ارادہ کیا گیا تھا۔ چاندی کی پرت بہت موٹی تھی جس کی وجہ سے فیلڈ اجزاء میں نمایاں اضافہ ہوا۔ 2005 کے اوائل میں، ایک مختلف چاندی کی پرت کے ساتھ فیچر ریزولوشن حاصل کیا گیا۔ اگرچہ یہ ایک حقیقی تصویر نہیں تھی، لیکن اس کا ارادہ تھا۔ پارے کے لیمپ سے روشنی کا استعمال کرتے ہوئے 50 این ایم موٹے فوٹو ریورسسٹ میں 250 این ایم تک گھنے فیچر ریزولوشن تیار کیا گیا تھا۔ سیمولیشن (ایف ڈی ٹی ڈی) کا استعمال کرتے ہوئے، مطالعہ نے نوٹ کیا کہ سلور لینس کے ذریعے امیجنگ کے لیے ریزولوشن میں بہتری کی توقع کی جا سکتی ہے، بجائے اس کے کہ نیئر فیلڈ امیجنگ کا کوئی دوسرا طریقہ ہو۔ اس سابقہ تحقیق کی بنیاد پر، 50 این ایم فلیٹ سلور پرت کا استعمال کرتے ہوئے نظری تعدد پر سپر ریزولوشن حاصل کیا گیا۔ دور فیلڈ امیجنگ کے لیے، تفریق کی حد سے باہر کسی تصویر کو حل کرنے کی صلاحیت کو یہاں سپر ریزولوشن کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ تصویر کی وفاداری پچھلے تجرباتی لینس اسٹیک کے پہلے نتائج کے مقابلے میں بہت بہتر ہے۔ پتلی سلور اور سپیسر تہوں کا استعمال کرکے اور لینس اسٹیک کی سطح کی کھردری کو کم کرکے ذیلی مائکرو میٹر کی خصوصیات کی امیجنگ کو بہت بہتر بنایا گیا ہے۔ گریٹنگز کی تصویر لینے کے لیے سلور لینس کی صلاحیت کو حتمی ریزولوشن ٹیسٹ کے طور پر استعمال کیا گیا ہے، کیونکہ روایتی (فار فیلڈ) لینس کی کسی پیریڈک آبجیکٹ کی تصویر لینے کی صلاحیت کے لیے ایک ٹھوس حد ہوتی ہے-اس صورت میں تصویر ایک ڈفریکشن گریٹنگ ہوتی ہے۔ نارمل-واقع روشنی کے لیے کم از کم مقامی مدت جسے ریفریکٹیو انڈیکس n کے ساتھ میڈیم کے ذریعے طول موج λ کے ساتھ حل کیا جا سکتا ہے، λ/n ہے۔ لہذا اس حد سے نیچے کسی بھی (روایتی) دور میدان کی تصویر میں صفر تضاد کی توقع کی جائے گی، چاہے امیجنگ مزاحمت کتنی ہی اچھی کیوں نہ ہو۔ یہاں (سپر) لینس اسٹیک کے نتیجے میں 243 این ایم کے تفریق-محدود ریزولوشن کا کمپیوٹیشنل نتیجہ نکلتا ہے۔ 500 این ایم سے لے کر 170 این ایم تک کے ادوار والے گریٹنگز کی تصویر کشی کی جاتی ہے، جس میں مزاحمت میں ماڈیولیشن کی گہرائی کم ہوتی جاتی ہے جیسے جیسے گریٹنگ کی مدت کم ہوتی جاتی ہے۔ انحراف کی حد (243 این ایم) سے اوپر کے ادوار والے تمام گریٹنگز اچھی طرح سے حل ہو جاتے ہیں۔ اس تجربے کے کلیدی نتائج 200 این ایم اور 170 این ایم ادوار کے لیے ذیلی تفریق کی حد کی سپر امیجنگ ہیں۔ دونوں صورتوں میں گریٹنگز کو حل کر لیا جاتا ہے، حالانکہ اس کے برعکس کم ہو جاتا ہے، لیکن اس سے پینڈری کی سپر لینسنگ تجویز کی تجرباتی تصدیق ہوتی ہے۔ مزید معلومات کے لیے دیکھیں فریسنل نمبر اور فریسنل ڈفریکشن نیگیٹیو انڈیکس جی آر آئی این لینس گریڈینٹ انڈیکس (جی آر آئی این)-میٹا میٹریلز میں دستیاب مادی ردعمل کی بڑی رینج بہتر جی آر آئی این لینس ڈیزائن کا باعث بنتی ہے۔ خاص طور پر، چونکہ میٹا میٹریل کی اجازت اور پارگمیتا کو آزادانہ طور پر ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے، اس لیے میٹا میٹریل GRIN لینس کو ممکنہ طور پر خالی جگہ سے بہتر طور پر ملایا جا سکتا ہے۔ GRIN لینس NIM کے ایک سلیب کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا ہے جس میں y سمت میں ریفریکشن کا متغیر انڈیکس ہوتا ہے، جو پھیلاؤ کی سمت پر عمودی ہوتا ہے۔ 2005 میں، ایک گروپ نے ایک نئے ڈیوائس کا استعمال کرتے ہوئے قریب فیلڈ کی حد پر قابو پانے کے لیے ایک نظریاتی طریقہ تجویز کیا جسے فار فیلڈ سپر لینس (FSL) کہا جاتا ہے، جو کہ وقتا فوقتا مناسب طریقے سے ڈیزائن کیا گیا دھاتی سلیب پر مبنی سپر لینس ہے۔ امیجنگ کا تجرباتی طور پر دور کے میدان میں مظاہرہ کیا گیا، قریب کے میدان کے تجربات کے بعد اگلا قدم اٹھایا گیا۔ کلیدی عنصر کو فار فیلڈ سپر لینس (ایف ایس ایل) کہا جاتا ہے جو ایک روایتی سپر لینس اور ایک نینو اسکیل کوپلر پر مشتمل ہوتا ہے۔ فار فیلڈ ٹائم ریورسل کے ساتھ ڈفریکشن کی حد سے آگے توجہ مرکوز کرنا مائیکرو ویوز کی ذیلی طول موج پر توجہ مرکوز کرنے کے لیے ایک نقطہ نظر پیش کیا جاتا ہے جس میں دور کے میدان میں رکھے گئے ٹائم ریورسل آئینے اور فوکسنگ پوائنٹ کے قریب کے میدان میں رکھے گئے بکھرنے والوں کی بے ترتیب تقسیم دونوں کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ہائپر لینز ایک بار جب قریب فیلڈ امیجنگ کی صلاحیت کا مظاہرہ کیا گیا تو اگلا مرحلہ قریب فیلڈ کی تصویر کو دور میدان میں پیش کرنا تھا۔ اس تصور کو، جس میں تکنیک اور مواد شامل ہیں، "ہائپر لینس" کا نام دیا گیا ہے۔ مئی 2012 میں، حساب سے پتہ چلا کہ بورن نائٹرائڈ اور گرافین کی متبادل تہوں کا استعمال کرتے ہوئے ایک بالائے بنفشی (1200-1400 THZ) ہائپرلنس بنایا جا سکتا ہے۔ فروری 2018 میں، ایک مڈ انفراریڈ (~ 5-25 μm) ہائپر لینس متعارف کرایا گیا تھا، جو ایک متغیر ڈوپڈ انڈیم آرسینائڈ ملٹی لیئر سے بنایا گیا تھا، جس نے بہت کم نقصانات پیش کیے تھے۔ ذیلی تفریق-محدود امیجنگ کے لیے میٹا میٹریل ہائپرلنز کی صلاحیت ذیل میں دکھائی گئی ہے۔ دور کے میدان میں سب ڈفریکشن امیجنگ روایتی آپٹیکل لینس کے ساتھ، دور کا میدان ایک ایسی حد ہے جو غیر متزلزل لہروں کے لیے برقرار پہنچنے کے لیے بہت دور ہے۔ کسی شے کی امیجنگ کرتے وقت، یہ لینس کے نظری ریزولوشن کو روشنی کی طول موج کی ترتیب تک محدود کرتا ہے۔ یہ غیر پھیلنے والی لہریں اعلی مقامی ریزولوشن کی شکل میں تفصیلی معلومات رکھتی ہیں، اور حدود پر قابو پا لیتی ہیں۔ لہذا، تصویر کی تفصیلات کو پیش کرنے کے لیے، جو عام طور پر دور کے میدان میں انحراف کے ذریعے محدود ہوتی ہیں، غیر متزلزل لہروں کی بازیابی کی ضرورت ہوتی ہے۔ جوہر میں اس تفتیش اور مظاہرے کی طرف لے جانے والے اقدامات ایک ہائپربولک منتشر کے ساتھ ایک انیسوٹروپک میٹامٹریئل کا استعمال تھا۔ اثر ایسا تھا کہ عام غیر متزلزل لہریں پرتوں والے میٹامیٹریئل کی شعاعی سمت کے ساتھ پھیلتی ہیں۔ خوردبین سطح پر بڑی مقامی تعدد لہریں دھاتی تہوں کے درمیان جوڑی ہوئی سطح پلازمون کے جوش و خروش کے ذریعے پھیلتی ہیں۔ 2007 میں، اس طرح کے ایک انیسوٹروپک میٹامٹریئل کو میگنفائنگ آپٹیکل ہائپرلنز کے طور پر استعمال کیا گیا تھا۔ ہائپر لینس پتلی چاندی اور ایلومینیم (35 نینو میٹر موٹی پر) کے مڑے ہوئے دورانیے کے اسٹیک پر مشتمل ہوتے ہیں جو نصف سلنڈریکل گہا پر جمع ہوتے ہیں، اور کوارٹز سبسٹریٹ پر بنائے جاتے ہیں۔ ریڈیل اور ٹینجینشیل پرمٹیوٹیز کی مختلف علامتیں ہوتی ہیں۔ روشنی کے بعد، شے سے بکھرے ہوئے غیر معمولی میدان انیسوٹروپک میڈیم میں داخل ہوتا ہے اور شعاعی سمت کے ساتھ پھیلتا ہے۔ میٹا میٹریل کے ایک اور اثر کے ساتھ مل کر، ہائپر لینز کی بیرونی تفریق کی حد پر ایک بڑی شبیہہ ہوتی ہے۔ ایک بار جب میگنفائیڈ فیچر ڈفریکشن کی حد سے (اس سے آگے) بڑا ہو جاتا ہے، تو اسے روایتی آپٹیکل مائکروسکوپ سے امیج کیا جا سکتا ہے، اس طرح دور کے میدان میں ذیلی ڈفریکشن محدود امیج کی میگنفکیشن اور پروجیکشن کا مظاہرہ ہوتا ہے۔ ہائپر لینس بکھرے ہوئے ایوینسینٹ لہروں کو انیسوٹروپک میڈیم میں پھیلنے والی لہروں میں تبدیل کرکے، ایک مقامی ریزولوشن ہائی ریزولوشن امیج کو دور کے میدان میں پیش کرتے ہوئے آبجیکٹ کو بڑھاتا ہے۔ اس قسم کا میٹا میٹریل پر مبنی لینس، جو روایتی آپٹیکل لینس کے ساتھ جوڑا جاتا ہے، اس لیے عام آپٹیکل خوردبین سے سمجھنے کے لیے بہت چھوٹے نمونوں کو ظاہر کرنے کے قابل ہوتا ہے۔ ایک تجربے میں، لینس 150 نینو میٹر کے فاصلے پر کھدی ہوئی دو 35 نینو میٹر لائنوں میں فرق کرنے میں کامیاب رہا۔ میٹا میٹریلز کے بغیر، خوردبین نے صرف ایک موٹی لکیر دکھائی۔ ایک کنٹرول تجربے میں، لائن جوڑی آبجیکٹ کو ہائپر لینز کے بغیر امیج کیا گیا تھا۔ لائن جوڑی کو حل نہیں کیا جا سکا کیونکہ (آپٹیکل) یپرچر کی تفریق کی حد 260 این ایم تک محدود تھی۔ چونکہ ہائپر لینس لہر ویکٹروں کے بہت وسیع سپیکٹرم کے پھیلاؤ کی حمایت کرتا ہے، اس لیے یہ صوابدیدی اشیاء کو ذیلی انحراف محدود ریزولوشن کے ساتھ بڑھا سکتا ہے۔ اگرچہ یہ کام صرف ایک سلنڈریکل ہائپر لینس ہونے کی وجہ سے محدود معلوم ہوتا ہے، لیکن اگلا مرحلہ ایک کروی لینس ڈیزائن کرنا ہے۔ یہ لینس تین جہتی صلاحیت کا مظاہرہ کرے گا۔ نیئر فیلڈ آپٹیکل مائکروسکوپی کسی شے کو اسکین کرنے کے لیے ٹپ کا استعمال کرتی ہے۔ اس کے برعکس، یہ آپٹیکل ہائپر لینس ایک ایسی تصویر کو بڑھاتا ہے جو ذیلی تفریق محدود ہے۔ اس کے بعد میگنفائیڈ سب ڈفریکشن امیج کو دور میدان میں پیش کیا جاتا ہے۔ آپٹیکل ہائپر لینس ایپلی کیشنز کے لیے قابل ذکر صلاحیت ظاہر کرتے ہیں، جیسے کہ ریئل ٹائم بائیو مالیکیولر امیجنگ اور نینولیتھگرافی۔ اس طرح کے لینس کو سیلولر عمل کو دیکھنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جو دیکھنا ناممکن رہا ہے۔ اس کے برعکس، اس کا استعمال فوٹووریسسٹ پر انتہائی عمدہ خصوصیات والی تصویر کو فوٹوولتھگرافی کے پہلے مرحلے کے طور پر پیش کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے، یہ عمل کمپیوٹر چپس بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ہائپر لینز میں ڈی وی ڈی ٹیکنالوجی کے لیے بھی ایپلی کیشنز ہیں۔ 2010 میں، مرئی تعدد پر دو جہتی امیجنگ کے لیے ایک کروی ہائپر لینز کا تجرباتی طور پر مظاہرہ کیا گیا۔ گول ہائپر لینز متبادل تہوں میں سلور اور ٹائٹینیم آکسائڈ پر مبنی تھے اور ان میں مضبوط انیسوٹروپک ہائپربولک منتشر تھا جو مرئی سپیکٹرم کے ساتھ سپر ریزولوشن کی اجازت دیتا تھا۔ نظر آنے والے سپیکٹرم میں ریزولوشن 160 این ایم تھی۔ یہ سیلولر اور ڈی این اے کی سطح پر حیاتیاتی امیجنگ کو قابل بنائے گا، جس سے سب ڈفریکشن ریزولوشن کو دور کے میدان میں وسعت دینے کا مضبوط فائدہ ملے گا۔ پلازمن کی مدد سے مائکروسکوپی قریب فیلڈ اسکیننگ آپٹیکل مائکروسکوپ دیکھیں۔ مرئی تعدد کی حد میں سپر امیجنگ 2007 میں محققین نے مواد کا استعمال کرتے ہوئے سپر امیجنگ کا مظاہرہ کیا، جو منفی اضطراری اشاریہ بناتا ہے اور مرئی حد میں لینسنگ حاصل کی جاتی ہے۔ نینو ٹیکنالوجی اور مائیکرو بائیولوجی میں پیش رفت کو برقرار رکھنے کے لیے آپٹیکل مائکروسکوپی میں مسلسل بہتری کی ضرورت ہے۔ مقامی ریزولوشن میں ترقی کلیدی ہے۔ روایتی نظری خوردبین ایک تفریق کی حد سے محدود ہے جو 200 نینو میٹر (طول موج) کی ترتیب پر ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ وائرس، پروٹین، ڈی این اے مالیکیول اور بہت سے دوسرے نمونوں کا باقاعدہ (نظری) خوردبین سے مشاہدہ کرنا مشکل ہے۔ اس سے پہلے منفی ریفریکٹیو انڈیکس میٹریل کے ساتھ دکھایا گیا لینس، ایک پتلی پلینر سپر لینس، روایتی خوردبین کی تفریق کی حد سے آگے وسعت فراہم نہیں کرتا ہے۔ لہذا، روایتی تفریق کی حد سے چھوٹی تصاویر اب بھی دستیاب نہیں ہوں گی۔ نظر آنے والی طول موج پر سپر ریزولوشن حاصل کرنے کا ایک اور طریقہ حال ہی میں سلور اور ٹائٹینیم آکسائڈ کی باری باری تہوں پر مبنی کروی ہائپر لینز تیار کیا گیا ہے۔ اس میں مضبوط انیسوٹروپک ہائپربولک منتشر ہوتا ہے جس سے سپر ریزولوشن کی اجازت ملتی ہے جس سے ایوینسینٹ لہروں کو پھیلانے والی لہروں میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ یہ طریقہ غیر فلوروسینس پر مبنی سپر ریزولوشن امیجنگ ہے، جس کے نتیجے میں تصاویر اور معلومات کی تعمیر نو کے بغیر ریئل ٹائم امیجنگ ہوتی ہے۔ سپر ریزولوشن فار فیلڈ مائکروسکوپی تکنیک 2008 تک ڈفریکشن کی حد کو عبور کر لیا گیا ہے اور 20 سے 50 این ایم کی لیٹرل امیجنگ ریزولوشنز کو کئی "سپر ریزولوشن" فار فیلڈ مائکروسکوپی تکنیکوں کے ذریعے حاصل کیا گیا ہے، جن میں محرک اخراج کی کمی (ایس ٹی ای ڈی) اور اس سے متعلق ری سولفٹ (ریورسیبل سیچوریبل آپٹیکل لینیر فلوروسینٹ ٹرانزیشن) مائکروسکوپی ؛ سیچوریٹڈ اسٹرکچرڈ ایلیومینیشن مائکروسکوپی (ایس ایس آئی ایم) ؛ اسٹوچسٹک آپٹیکل ری کنسٹرکشن مائکروسکوپی (ایس ٹی او آر ایم) ؛ فوٹو ایکٹیویٹڈ لوکلائزیشن مائکروسکوپی (پی اے ایل ایم) ؛ اور اسی طرح کے اصولوں کا استعمال کرتے ہوئے دیگر طریقے شامل ہیں۔ مربوط تبدیلی کے ذریعے سلنڈریکل سپر لینس اس کا آغاز 2003 میں پینڈری کی ایک تجویز سے ہوا۔ تصویر کو بڑا کرنے کے لیے ایک نئے ڈیزائن کے تصور کی ضرورت ہوتی ہے جس میں منفی ریفریکٹنگ لینس کی سطح مڑی ہوتی ہے۔ ایک سلنڈر دوسرے سلنڈر کو چھوتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک مڑے ہوئے سلنڈریکل لینس بنتے ہیں جو چھوٹے سلنڈر کے مندرجات کو بڑے سلنڈر کے باہر بڑی لیکن غیر درج شدہ شکل میں دوبارہ پیش کرتے ہیں۔ اصل کامل لینس کو بیلناکار، لینس کی ساخت میں موڑنے کے لیے مربوط تبدیلیوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے بعد 2005 میں 36 صفحات پر مشتمل تصوراتی اور ریاضیاتی ثبوت سامنے آیا، کہ سلنڈریکل سپر لینس قواسسٹیٹک نظام میں کام کرتے ہیں۔ کامل عینک پر بحث پر پہلے بحث کی جاتی ہے۔ 2007 میں، مربوط تبدیلی کا استعمال کرتے ہوئے ایک سپر لینس دوبارہ موضوع تھا۔ تاہم، امیج ٹرانسفر کے علاوہ دیگر مفید کارروائیوں پر تبادلہ خیال کیا گیا۔ ترجمہ، گردش، عکس بندی اور الٹ کے ساتھ ساتھ سپر لینس اثر۔ مزید برآں، ایسے عناصر جو میگنفکیشن انجام دیتے ہیں بیان کیے جاتے ہیں، جو آزاد جگہ کی سورسنگ (ویو گائیڈ کے بجائے) کا استعمال کرتے ہوئے ان پٹ اور آؤٹ پٹ دونوں اطراف میں ہندسی انحراف سے پاک ہوتے ہیں۔ یہ میگنفائنگ عناصر قریب اور دور کے میدان میں بھی کام کرتے ہیں، تصویر کو قریب کے میدان سے دور کے میدان میں منتقل کرتے ہیں۔ سلنڈریکل میگنفائنگ سپر لینس کا تجرباتی طور پر 2007 میں دو گروپوں، لیو اور دیگر کے ذریعہ مظاہرہ کیا گیا تھا۔ اور سمولینینوف اور دیگر۔ نینو آپٹکس کے ساتھ میٹا میٹریلز نینو ہول صف بطور لینس 2007 میں کام نے یہ ظاہر کیا کہ دھات کی اسکرین میں نینو ہولز کی ایک نیم وقتی صف، ہوائی جہاز کی لہر کی نظری توانائی کو ذیلی طول موج کے مقامات (ہاٹ اسپاٹ) بنانے کے لیے مرکوز کرنے کے قابل تھی۔ دھبوں کے لیے فاصلے صف کے دوسری طرف چند دسیوں طول موج تھے، یا، دوسرے الفاظ میں، واقع طیارہ لہر کے مخالف طرف۔ نینو ہول کی نیم مدتی صف ہلکے کنسنٹریٹر کے طور پر کام کرتی تھی۔ جون 2008 میں، اس کے بعد دھات کی اسکرین میں نیم کرسٹل نینو ہول کی ایک صف کی صلاحیت کا مظاہرہ کیا گیا۔ ہاٹ اسپاٹس کو مرتکز کرنے سے زیادہ، پوائنٹ سورس کی ایک تصویر صف سے چند دسیوں طول موج دکھاتی ہے، صف کے دوسری طرف (تصویری طیارہ)۔ نیز اس قسم کی صف نے 1 سے 1 لکیری نقل مکانی کی نمائش کی،-نقطہ ماخذ کے مقام سے لے کر امیج پلین پر اس کے متعلقہ، متوازی، مقام تک۔ دوسرے لفظوں میں، x سے x + δx تک۔ مثال کے طور پر، دوسرے نقطہ ذرائع اسی طرح x 'سے x' + δx '، x' سے x '+ δx'، اور x 'سے x' + δx 'وغیرہ میں منتقل ہو گئے تھے۔ لائٹ کنسنٹریٹر کے طور پر کام کرنے کے بجائے، یہ 1 سے 1 خط و کتابت کے ساتھ روایتی لینس امیجنگ کا کام انجام دیتا ہے، حالانکہ ایک پوائنٹ سورس کے ساتھ۔ تاہم، زیادہ پیچیدہ ڈھانچوں کا حل متعدد نقطہ ذرائع کی تعمیر کے طور پر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ عمدہ تفصیلات، اور روشن تصویر، جو عام طور پر روایتی لینس کے اعلی عددی یپرچرز سے وابستہ ہوتی ہیں، قابل اعتماد طریقے سے تیار کی جا سکتی ہیں۔ اس ٹیکنالوجی کے لیے قابل ذکر ایپلی کیشنز اس وقت پیدا ہوتی ہیں جب روایتی آپٹکس ہاتھ میں موجود کام کے لیے موزوں نہیں ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، یہ ٹیکنالوجی ایکس رے امیجنگ، یا نینو آپٹیکل سرکٹس وغیرہ کے لیے بہتر موزوں ہے۔ نینولین 2010 میں، ایک نینو تار صف پروٹو ٹائپ، جسے تین جہتی (3 ڈی) میٹامیٹریئل-نینولین کے طور پر بیان کیا گیا ہے، جو ایک ڈائی الیکٹرک سبسٹریٹ میں جمع ہونے والے بلک نینووائر پر مشتمل ہے، تیار کیا گیا اور اس کی جانچ کی گئی۔ میٹا میٹریل نینولینز 20 نینو میٹر قطر پر لاکھوں نینو وائروں سے بنائے گئے تھے۔ یہ بالکل سیدھے ہوئے تھے اور ایک ڈبہ بند ترتیب کا اطلاق کیا گیا تھا۔ لینس نینو سائز کی اشیاء کی ایک واضح، اعلی ریزولوشن والی تصویر پیش کرنے کے قابل ہے کیونکہ یہ تصویر کی تعمیر کے لیے عام پھیلاؤ والی ای ایم تابکاری، اور غیر معمولی لہروں دونوں کا استعمال کرتا ہے۔ سپر ریزولوشن امیجنگ کا مظاہرہ کم از کم λ/4 کے ریزولوشن کے ساتھ، دور میدان میں طول موج (λ) کے 6 گنا فاصلے پر کیا گیا۔ یہ پچھلی تحقیق اور دیگر نیئر فیلڈ اور فار فیلڈ امیجنگ کے مظاہرے کے مقابلے میں ایک اہم بہتری ہے، جس میں ذیل میں زیر بحث نینو ہول صف بھی شامل ہیں۔ ہولی دھاتی فلموں کی ہلکی ترسیل کی خصوصیات 2009-12۔ میٹا میٹریل حد میں ہولی میٹل فلموں کی روشنی کی ترسیل کی خصوصیات، جہاں دورانیے کے ڈھانچے کی اکائی کی لمبائی آپریٹنگ طول موج سے بہت کم ہوتی ہے، کا نظریاتی طور پر تجزیہ کیا جاتا ہے۔ کسی تصویر کو ذیلی طول موج کے سوراخ کے ذریعے منتقل کرنا نظریاتی طور پر ایک پیچیدہ برقی مقناطیسی تصویر کو ایک چھوٹے سے ذیلی طول موج کے سوراخ کے ذریعے منتقل کرنا ممکن معلوم ہوتا ہے جس کا قطر تصویر کے قطر سے کافی چھوٹا ہوتا ہے، بغیر ذیلی طول موج کی تفصیلات کو کھوئے۔ نینو پارٹیکل امیجنگ-کوانٹم ڈاٹس جب کسی زندہ خلیے میں پیچیدہ عمل کا مشاہدہ کرتے ہیں، تو اہم عمل (تبدیلیاں) یا تفصیلات کو نظر انداز کرنا آسان ہوتا ہے۔ یہ زیادہ آسانی سے اس وقت ہو سکتا ہے جب ایسی تبدیلیوں کو دیکھا جائے جن کو سامنے آنے میں کافی وقت لگتا ہے اور جن کے لیے ہائی اسپاٹیل ریزولوشن امیجنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، حالیہ تحقیق خلیوں کے اندر گھنٹوں یا یہاں تک کہ دنوں میں ہونے والی سرگرمیوں کی جانچ پڑتال کا حل پیش کرتی ہے، ممکنہ طور پر ان چھوٹے حیاتیات میں ہونے والے سالماتی پیمانے کے واقعات سے وابستہ بہت سے اسرار کو حل کرتی ہے۔ نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف اسٹینڈرڈز اینڈ ٹیکنالوجی (این آئی ایس ٹی) اور نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف الرجی اینڈ انفیکٹو ڈیزیز (این آئی اے آئی ڈی) میں کام کرنے والی ایک مشترکہ تحقیقی ٹیم نے ان سست عمل کو ظاہر کرنے کے لیے سیلولر اندرونی حصے کو روشن کرنے کے لیے نینو پارٹیکلز کے استعمال کا ایک طریقہ دریافت کیا ہے۔ نینو پارٹیکلز، جو سیل سے ہزاروں گنا چھوٹے ہوتے ہیں، کے مختلف استعمال ہوتے ہیں۔ ایک قسم کا نینو پارٹیکل جسے کوانٹم ڈاٹ کہا جاتا ہے روشنی کے سامنے آنے پر چمکتا ہے۔ ان سیمی کنڈکٹر ذرات کو نامیاتی مواد کے ساتھ لیپت کیا جا سکتا ہے، جو سیل کے اس حصے کے اندر مخصوص پروٹین کی طرف راغب ہونے کے لیے تیار کیے گئے ہیں جس کا سائنسدان جائزہ لینا چاہتا ہے۔ خاص طور پر، کوانٹم ڈاٹس بہت سے نامیاتی رنگوں اور فلوروسینٹ پروٹین سے زیادہ دیر تک چلتے ہیں جو پہلے خلیوں کے اندرونی حصوں کو روشن کرنے کے لیے استعمال ہوتے تھے۔ انہیں سیلولر عمل میں ہونے والی تبدیلیوں کی نگرانی کا فائدہ بھی حاصل ہے جبکہ الیکٹران مائکروسکوپی جیسی زیادہ تر ہائی ریزولوشن تکنیک صرف ایک لمحے میں منجمد سیلولر عمل کی تصاویر فراہم کرتی ہیں۔ کوانٹم ڈاٹس کا استعمال کرتے ہوئے، پروٹین کی متحرک حرکتوں پر مشتمل سیلولر عمل قابل مشاہدہ (واضح) ہوتے ہیں۔ تحقیق میں بنیادی طور پر کوانٹم ڈاٹ کی خصوصیات کی خصوصیت پر توجہ دی گئی، اور ان کا موازنہ امیجنگ کی دیگر تکنیکوں سے کیا گیا۔ ایک مثال میں، کوانٹم ڈاٹس کو ایک مخصوص قسم کے انسانی سرخ خون کے خلیے کے پروٹین کو نشانہ بنانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا جو خلیے کی اندرونی جھلی میں نیٹ ورک ڈھانچے کا حصہ بنتا ہے۔ جب یہ پروٹین ایک صحت مند خلیے میں ایک ساتھ جمع ہوتے ہیں، تو نیٹ ورک خلیے کو مکینیکل لچک فراہم کرتا ہے تاکہ یہ تنگ کیپلیریوں اور دیگر تنگ جگہوں سے نچوڑ سکے۔ لیکن جب خلیہ ملیریا کے پرجیوی سے متاثر ہوتا ہے تو نیٹ ورک پروٹین کی ساخت بدل جاتی ہے۔ چونکہ کلسٹرنگ میکانزم کو اچھی طرح سے سمجھا نہیں گیا ہے، اس لیے کوانٹم ڈاٹس کے ساتھ اس کی جانچ کرنے کا فیصلہ کیا گیا۔ اگر کلسٹرنگ کو دیکھنے کے لیے کوئی تکنیک تیار کی جا سکتی ہے، تو ملیریا کے انفیکشن کی پیش رفت کو سمجھا جا سکتا ہے، جس کے کئی الگ الگ ترقیاتی مراحل ہیں۔ تحقیقی کوششوں سے پتہ چلتا ہے کہ جیسے جیسے جھلی کے پروٹین جمع ہوتے ہیں، ان سے منسلک کوانٹم ڈاٹس خود کو کلسٹر کرنے اور زیادہ چمکنے کے لیے آمادہ ہوتے ہیں، جس سے پروٹین کی کلسٹرنگ بڑھنے کے ساتھ ساتھ حقیقی وقت کے مشاہدے کی اجازت ملتی ہے۔ مزید وسیع پیمانے پر، تحقیق سے پتہ چلا کہ جب کوانٹم ڈاٹس خود کو دوسرے نینو میٹریلز سے منسلک کرتے ہیں، تو ڈاٹس کی نظری خصوصیات ہر معاملے میں منفرد طریقوں سے تبدیل ہوتی ہیں۔ مزید برآں، شواہد دریافت ہوئے کہ کوانٹم ڈاٹ آپٹیکل خصوصیات کو نینو اسکیل ماحول میں تبدیلی کے ساتھ تبدیل کیا جاتا ہے، جو خلیوں کے اندر مقامی بائیو کیمیکل ماحول کو محسوس کرنے کے لیے کوانٹم ڈاٹس کے استعمال کا زیادہ امکان پیش کرتا ہے۔ زہریلا پن اور دیگر خصوصیات پر کچھ خدشات باقی ہیں۔ تاہم، مجموعی نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ متحرک سیلولر عمل کی تحقیقات کے لیے کوانٹم ڈاٹس ایک قیمتی ذریعہ ہو سکتے ہیں۔ متعلقہ شائع شدہ تحقیقی مقالے کا خلاصہ (جزوی طور پر) بیان کرتا ہے: نتائج مختلف کیمیائی اور جسمانی ماحول میں بائیوکونجگیٹڈ نینو کرسٹل یا کوانٹم ڈاٹس (کیو ڈی) کی متحرک فلوروسینس خصوصیات کے حوالے سے پیش کیے جاتے ہیں۔ مختلف قسم کے کیو ڈی نمونے تیار کیے گئے اور ان کا موازنہ کیا گیا: الگ تھلگ انفرادی کیو ڈیز، کیو ڈی ایگریگیٹس، اور دیگر نینو اسکیل مواد کے ساتھ منسلک کیو ڈیز۔ یہ بھی دیکھیں صوتی میٹامیٹریئلز کی تاریخ میٹامیٹریئل میٹامیٹریئل کلوکنگ منفی انڈیکس میٹامیٹریئلز غیر لکیری میٹامیٹریئلز فوٹوونک کرسٹل فوٹوونک میٹامیٹریئلز پلازمونک میٹامیٹریئلز اسپلٹ رنگ ریزونیٹر ٹیرا ہرٹز میٹامیٹریئلز کلاکنگ ٹرانسفارمیشن آپٹکس ٹیون ایبل میٹامیٹریئلز کلاسمونک لینس اکیڈمک لینز جریدے میٹامیٹریئلز (جرنل) میٹامیٹریئلز کتابیں۔ سائنسی امریکی۔ جولائی 2006۔ پی ڈی ایف امپیریل کالج۔ ایم آئی ٹی میں سب ویو لینتھ امیجنگ پروفیسر سر جان پینڈری-"کامل لینس: طول موج کی حدود سے پرے ریزولوشن" "سرفیس پلازمون سب ویو لینتھ آپٹکس" 2009-12-05 "تفریق کی حد پر قابو پانے کے لیے سپر لینس" "تفریق کی حد کو توڑنا" سپر لینس تھیوری کا جائزہ "فلیٹ سپر لینس سیمولیشن" ای ایم ٹاک "سپر لینس خوردبین قریب ہوتا ہے" "سپر لینس بریک تھرو" "سپر لینس آپٹیکل رکاوٹ کو توڑتا ہے" "وی اے کی طرف سے اضطراب کے منفی اشاریہ کے ساتھ مواد"۔ پوڈولسکی "سپر لینس کو بہتر بنانا: ریزولوشن کو بڑھانے کے لیے جیومیٹری میں ہیرا پھیری کرنا" وی۔ اے۔ پوڈولسکی اور نکولس اے کوہٹا "اب آپ دیکھتے ہیں، اب آپ نہیں کرتے: کلاکنگ ڈیوائس صرف سائنس فائی نہیں ہے" "ابتدائی صفحہ قدرتی مواد میں منفی اضطراب کے پہلے مظاہرے کو بیان کرتا ہے" "منفی انڈیکس مواد کو آسان بنایا گیا" "سادہ 'سپر لینس' فوکسنگ پاور کو تیز کرتا ہے"-کسی بھی روایتی ڈیزائن سے 10 گنا زیادہ شدت سے فوکس کرنے کے قابل لینس وائرلیس پاور ٹرانسمیشن اور فوٹوولتھگرافی کو نمایاں طور پر بڑھا سکتا ہے (نیو سائنٹسٹ، 24 اپریل 2008) اسٹیفن ڈبلیو ہیل کی "فار فیلڈ آپٹیکل نانوسکوپی"۔ جلد۔ 316۔ سائنس۔ 25 مئی 2007 "پرتوں والے گرافین اور بورون نائٹرائڈ کے ساتھ الٹرا وایلیٹ ڈائی الیکٹرک ہائپر لینس"، 22 مئی 2012 سائنس میں 21 ویں صدی میں لینس میٹامیٹریئلز 2000