前言

光学超材料是人类首次真正意义上 “设计光” 的核心材料，彻底推动光学从 “被动利用” 天然材料特性迈向 “主动操控” 光的传播与性质，是下一代光电子、通信、成像、高端制造及能源领域的关键底层技术。它如同精密编织的 “光子织物”，可通过人工设计微观结构单元的排布与参数，突破传统材料物理极限，精准调控光的透射、反射、散射、衍射及相位、偏振等特性，实现光偏转、隐身、聚焦、全息成像等天然材料无法达成的功能。

然而，光学超材料的产业化应用被两大瓶颈牢牢制约：一是研究多局限于单一尺度结构，材料功能单一、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，存在效率低、成本高、周期长等问题，难以实现大规模、低成本量产，严重限制实用化进程。

4月22日，中国科学院化学研究所宋延林研究员、李会增副研究员、李凯旋博士联合新加坡国立大学仇成伟教授、陈剑锋博士，在国际顶级学术期刊《自然》发表光学超材料领域突破性研究成果。研究团队提出了打印多尺度光学超材料的全新范式，实现了材料光学特性与结构设计的协同优化；团队自主研发出的卷对卷增材纳米打印制造设备，成功开创多尺度光学超材料低成本、规模化制备全新范式，让超材料的量产变得“像印报纸一样简单”，为多尺度超材料研究及微纳光子学应用开辟了新路径。

突破瓶颈

针对行业痛点，研究团队从结构设计与制备工艺双向突破。

在结构层面，团队创制出由周期性纳米晶格构成的微米级半球形结构，通过光子晶格与光学界面的耦合作用，实现多尺度光学传输的精准调控，单元结构可呈现万花筒般丰富的色彩变幻。

在制备层面，团队自主研发卷对卷增材纳米打印设备，创新高通量按需打印与连续制造工艺，如同报纸印刷一般，将柔性基材在滚筒间连续输送，以纳米级精度快速完成成型，用低成本聚合物纳米材料，即可制备出单像素性能可定制的多尺度光学超材料，首次实现低成本、规模化、个性化量产三者兼顾。

此外，该技术制备的超材料还具备优异的本征柔性与环境稳定性，为柔性可穿戴光学、智能传感等场景提供了坚实基础。《自然》审稿人高度评价：该研究开发的可打印超组装策略新颖且极具吸引力，成果十分有趣。

产业价值

宋延林研究员表示，这项成果是材料科学、微纳光学与先进制造的深度融合。团队开发的卷对卷增材纳米打印技术，让光学超材料的生产变得像印报纸、书刊一样简单高效，不仅打破了超材料量产的成本壁垒，还为定制化微纳光学研究开辟全新路径。

未来，团队将以 “微纳融合，印刷制造” 为核心，研发新一代高灵敏光学传感芯片，推动该技术在光子信息、防伪成像、精密医学传感、绿色光子能源等关键领域落地转化，释放巨大产业化价值。

（来源：解放日报/人民日报）