光学超材料可以“打印”了？中国科学家获新突破

　　4月22日，由中国科学院化学研究所宋延林研究员团队联合新加坡国立大学仇成伟教授团队完成的光学超材料制备突破性成果，在线发表于国际学术期刊《自然》。该研究开创卷对卷增材纳米打印技术，破解了光学超材料低成本、规模化、个性化量产难以兼顾的长期困境。

　　光学超材料被誉为人类“主动设计光”的开端。它就像一块精心编织的“光子织物”，通过人工设计的精细几何结构，对光的透射、反射、散射、衍射等传播行为以及相位、偏振等特性进行精准调控，实现光的偏转、隐身、聚焦、全息成像等一系列天然材料无法实现的光学功能，因此在成像、计算、通信和能源等多个领域推动着技术变革。

　　然而，其研究与应用仍面临两大制约瓶颈：一是研究普遍局限于单一尺度结构，导致材料功能受限、性能调控维度不足。二是制备高度依赖光刻等精密加工技术，效率低、成本高、制备周期长，难以实现大规模、低成本制造，严重制约了实用化进程。

　　针对以上技术瓶颈，研究团队从材料结构与制造工艺两端协同突围。

　　在结构设计上，他们创制出一种由周期性纳米晶格构成的微米尺度半球形结构，通过协同光子晶格与光学界面的耦合作用，对多尺度下的光学传输行为进行精准调控，使得单元结构呈现丰富的色彩变幻，犹如万花筒般“一转千色”。

　　在制造环节，团队研发的高通量按需打印与卷对卷连续制造工艺，就像报纸印刷一样，将柔性基材从一个滚筒连续输送到另一个滚筒，连续完成纳米级精度打印成型，这一技术可将低成本聚合物纳米材料快速制备为单像素性能定制的光学超材料，实现跨越多个尺度的精准制造。

　　《自然》期刊审稿人评价该工作：“稿件呈现的结果太有意思了，所开发的可打印超组装策略新颖而且有吸引力”。

　　宋延林研究员表示，这项成果体现了材料科学、微纳光学与先进制造的深度交叉融合，未来将在光子信息、防伪成像、精密医学传感、绿色光子能源等关键领域，展现出广阔的产业化前景。

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