محققان مرکز TMOS در استرالیا یک سطح متا با قابلیت عکسبرداری از اشیا میکروسکوپی ابداع کرده اند که با روشهای دیگر به سختی قابل مشاهده هستند. آنها به رهبری پروفسور آن رابرتس و هاوی وانگ دانشجوی مقطع دکتری با محققان دانشگاه RMIT ودانشگاه ملبورن همکاری کردند.

امکان ثبت تصویر از اشیای میکروسکوپی که کاملا شفاف هستند در پزشکی، زیست شناسی و علوم مواد منبعی از اطلاعات ارزشمند برای شناسایی بیماری ها و تحقیقات فراهم می کند.

تکنیک اصلی که محققان برای انجام این فرایند به کار می روند «میکروسکوپ فازی» نام دارد. در این روش، تصویر نه بر اساس شدت میدان نوری که در دوربین‌های معمولی رایج است، بلکه از طریق تغییرات جزئی در موقعیت نسبی قله‌ها و دره‌های امواج نوری تشکیل می‌شود.

این ویژگی امکان مشاهده نمونه را بدون نیاز به روش‌هایی نظیر رنگ‌آمیزی فراهم می‌سازد؛ روش‌هایی که هم زمان‌بر هستند و هم ممکن است ماهیت نمونه را تغییر دهند. اگرچه پیکربندی‌های متعددی برای میکروسکوپ فازی وجود دارد، اما تمام آنها از جمله طرح‌های جدیدتر مبتنی بر فراسطح (metasurface) با نوعی موازنه میان قابلیت‌های بنیادین، ابعاد جمع‌وجور و زمان عملیاتی مواجه هستند.

با این وجود سطح متایی که محققان TMOS ابداع کرده اند چند پیشرفت در زمینه نانوفوتونیکس را در یک سطح فراهم می کند که زمینه را برای ابداع دستگاه هایی مملو از اطلاعات با اندازه های بسیار کوچک را فراهم می کنند.

سطوح متا برای طراحی سیستم های اپتیکی بسیار کوچک حیاتی هستن. آنها از ساختارهایی قابل مقایسه با طول موج نوری که روی سطوح بسیار نازک قرار می گیرند، قابل مقایسه هستند. به همین دلیل این سطوح با نور به شیوه ای تعامل می کنند که با مواد طبیعی ممکن نیست.

یکی از اهدف محققان در استفاده از این فناوری ایجاد یک سیستم بود که مانند میکروسکوپی فاز کمی(QPM)عمل می کند.QPM نه تنها شکل کلی نمونه بلکه تغییر فاز دقیق نور را در هر قسمت از عکس مشخص می کند.

این دستگاه اندازه‌گیری‌های عینی از خواصی مانند ضریب شکست و وزن خشک بافت‌ها را ارائه می‌دهد که برای تشخیص و تحقیقات دقیق‌تر مهم هستند. با در نظر گرفتن این هدف، چالش، داشتن سیستمی بود که بتواند QPM را در یک فاکتور فرم فشرده، سریع و قابل گسترش میدانی انجام دهد. این به معنای گرد هم آوردن چندین عملکرد فراسطحی در یک طراحی واحد بود.

پژوهشگران برای کوچک کردن دستگاه سطح متا را طوری طراحی کردند تا غیرموضعی باشد.

سطوح متا غیرموضعی برخلاف عناصر اپتیکی معمولی،عکس را به‌صورت یک کل پردازش می‌کند، نه اینکه مانند لنزهای معمولی، مسیر حرکت تک‌تک پرتوهای نور را تغییر دهد. به همین دلیل سطوح متا در ذخیره سازی فضا تاثیر دارند زیرا می توان آنها را به طور مستقیم در جلو نمونه قرار داد و هیچ فاصله زیادی بین عناصر بصری وجود نخواهد داشت.