在光学材料领域，一项突破性成果为行业带来了全新变革。中国科学院化学研究所宋延林研究员团队携手新加坡国立大学仇成伟教授团队，成功开创了打印多尺度光学超材料的新模式，实现了材料光学特性与结构设计的协同优化，相关成果发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）。
光学超材料意义非凡，它是人类首次能够精确“设计光”，而非单纯依赖材料本身的光学性质，推动光学从“被动利用”迈向“主动操控”，成为下一代光电子、通信、成像等领域的核心底层技术，在高端制造和能源领域发挥着关键作用。然而，长期以来，其研究与应用面临两大难题。一方面，研究多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；另一方面，制备高度依赖光刻等精密加工技术，效率低下、成本高昂、制备周期漫长，难以实现大规模、低成本制造，严重阻碍了实用化进程。
为攻克这些难题，研究团队从结构创新入手，研发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，使单元结构呈现出丰富多样的色彩变化，如同万花筒般绚丽。在规模化制备方面，团队创新性地采用了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，柔性基材从一个滚筒连续输送到另一个滚筒，在此过程中完成纳米级精度的打印成型。这一技术能够快速将低成本聚合物纳米材料制备成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。
值得一提的是，这种新型超材料还具备出色的本征柔性与环境稳定性，为其在柔性可穿戴光学、智能传感等领域的应用拓展了广阔空间。《自然》的审稿人对这一成果给予高度评价，称赞所开发的可打印超组装策略新颖且极具吸引力。
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深度交叉融合的体现。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。它不仅彻底打破了高成本的技术壁垒，大幅提升了量产效率，还能通过按需打印，为每个超材料像素单元定制专属的光学性质，为定制化微纳光学研究开辟了全新思路。围绕这项技术，团队将继续以“微纳融合，印刷制造”为核心理念，研发新一代高灵敏光学传感芯片，深入挖掘材料本征特性与人工结构设计协同优化的潜力。
