中国科学院化学研究所与新加坡国立大学的研究团队携手，在光学超材料领域取得突破性进展。他们提出了一种全新的多尺度光学超材料打印范式，成功实现了材料光学特性与结构设计的协同优化。这一成果不仅解决了光学超材料在低成本、规模化与个性化量产之间的长期矛盾，更为微纳光子学应用开辟了新路径，相关研究已发表于国际权威学术期刊《自然》。
光学超材料被誉为下一代光电子、通信与成像技术的核心底层技术。与传统材料仅依赖自身光学性质不同，它能够通过精确设计结构主动操控光的传播，推动光学从“被动利用”迈向“主动设计”。然而，该领域长期面临两大挑战：一是单一尺度结构限制了材料功能的多样性，导致性能调控维度不足；二是依赖光刻等精密加工技术的制备方式效率低下、成本高昂，难以实现大规模应用。
研究团队从结构创新入手，设计出一种由周期性纳米晶格构成的微米尺度半球形结构。这种结构通过光子晶格与光学界面的耦合作用，能够精准调控多尺度下的光学传输行为，使单元结构呈现出如万花筒般丰富的色彩变化。在制备工艺上，团队开发了高通量按需打印与卷对卷连续制造技术——柔性基材在两个滚筒间连续输送，同步完成纳米级精度的打印成型，如同报纸印刷般高效。这一技术可将低成本聚合物纳米材料快速转化为单像素性能可定制的光学超材料，实现跨多个尺度的精准制造。
该超材料还展现出优异的柔性与环境稳定性，为柔性可穿戴光学设备、智能传感等新兴领域的应用提供了可能。《自然》期刊审稿人评价称，研究提出的可打印超组装策略极具创新性与吸引力，为光学超材料研究注入了新活力。
研究团队负责人表示，这项成果是材料科学、微纳光学与先进制造深度融合的产物。卷对卷增材纳米打印技术将光学超材料的生产效率提升至新高度，不仅打破了高成本壁垒，还能通过按需打印为每个超材料像素单元定制光学性质，为定制化微纳光学研究提供了全新思路。目前，团队正围绕该技术研发新一代高灵敏光学传感芯片，进一步挖掘材料本征特性与人工结构设计的协同潜力。
