特温特大学和阿姆斯特丹电子科学中心的合作团队开展了一项新研究，将光线通过乌托邦模型与真实的3D纳米结构进行了比较。这些纳米结构是我们日常技术(如智能手机和太阳能电池板)不可或缺的一部分。

阐明纳米结构不可避免的缺陷

该团队的创新方法是利用通过精确的X射线成像获得的真实3D纳米结构本身作为光学研究的输入。这样，研究人员可以直接将真实的纳米结构与理想化的或“乌托邦式”的模型进行比较。研究结果表明，与理想设计不同，真实的纳米结构表现出强烈的光限制，而乌托邦式设计则完全没有这种限制。

切屑可预测性

器件可预测性对于从芯片制造计量、发光二极管智能照明到纳米卫星大气观测等应用至关重要。然而，无论设备多么昂贵和装备精良，纳米制造过程中都不可避免地会出现偏差。

两个连续制造的纳米结构永远不会完全相同，甚至原子位置也不尽相同，因为制造设备会随时间缓慢变化。最终，即使所有设备都运行良好，熵和混乱也会阻碍精确复制，从而使设备更难以预测。

新的设备功能

特温特-阿姆斯特丹团队的研究不仅增强了我们对这些偏差的理解，还为新设备功能打开了大门。Vos解释说：“现实结构和乌托邦结构之间存在重大差异。例如，乌托邦结构禁止光线进入，而现实结构具有较高的光能密度(见上图)。

“实际的光分布具有一种特殊的模式，光线无法从右侧射出，这与最初的设计一致。强烈而受限的光甚至可以用于全新的功能，例如光开关或传感器。”