人民網(wǎng)北京4月23日電 （記者趙竹青）4月22日，由中國科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合新加坡國立大學(xué)仇成偉教授團(tuán)隊(duì)完成的光學(xué)超材料制備突破性成果，在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。該研究開創(chuàng)卷對卷增材納米打印技術(shù)，破解了光學(xué)超材料低成本、規(guī)?；?、個性化量產(chǎn)難以兼顧的長期困境。

光學(xué)超材料被譽(yù)為人類“主動設(shè)計(jì)光”的開端。它就像一塊精心編織的“光子織物”，通過人工設(shè)計(jì)的精細(xì)幾何結(jié)構(gòu)，對光的透射、反射、散射、衍射等傳播行為以及相位、偏振等特性進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)光的偏轉(zhuǎn)、隱身、聚焦、全息成像等一系列天然材料無法實(shí)現(xiàn)的光學(xué)功能，因此在成像、計(jì)算、通信和能源等多個領(lǐng)域推動著技術(shù)變革。

然而，其研究與應(yīng)用仍面臨兩大制約瓶頸：一是研究普遍局限于單一尺度結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致材料功能受限、性能調(diào)控維度不足。二是制備高度依賴光刻等精密加工技術(shù)，效率低、成本高、制備周期長，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本制造，嚴(yán)重制約了實(shí)用化進(jìn)程。

針對以上技術(shù)瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)從材料結(jié)構(gòu)與制造工藝兩端協(xié)同突圍。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，他們創(chuàng)制出一種由周期性納米晶格構(gòu)成的微米尺度半球形結(jié)構(gòu)，通過協(xié)同光子晶格與光學(xué)界面的耦合作用，對多尺度下的光學(xué)傳輸行為進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，使得單元結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)豐富的色彩變幻，猶如萬花筒般“一轉(zhuǎn)千色”。

在制造環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的高通量按需打印與卷對卷連續(xù)制造工藝，就像報紙印刷一樣，將柔性基材從一個滾筒連續(xù)輸送到另一個滾筒，連續(xù)完成納米級精度打印成型，這一技術(shù)可將低成本聚合物納米材料快速制備為單像素性能定制的光學(xué)超材料，實(shí)現(xiàn)跨越多個尺度的精準(zhǔn)制造。

《自然》期刊審稿人評價該工作：“稿件呈現(xiàn)的結(jié)果太有意思了，所開發(fā)的可打印超組裝策略新穎而且有吸引力”。

宋延林研究員表示，這項(xiàng)成果體現(xiàn)了材料科學(xué)、微納光學(xué)與先進(jìn)制造的深度交叉融合，未來將在光子信息、防偽成像、精密醫(yī)學(xué)傳感、綠色光子能源等關(guān)鍵領(lǐng)域，展現(xiàn)出廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。