北京
原标题：突破天然材料局限 主动“设计光”打印多尺度光学超材料全新方法问世
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给光拍一张彩色照片或许容易，但如果我们能像印刷报纸那样，直接“打印”出能操控光的微纳光学元件呢？这一极具科幻感的设想，正被中国科学家的新成果推向现实。中国科学院化学研究所研究团队提出一种打印多尺度光学超材料的全新方法，并自主研发卷对卷增材纳米打印设备，首次实现光学超材料低成本、规模化、个性化的高效构筑。
光学超材料，是科学家突破天然材料局限、主动“设计光”的杰作。如果说传统光学只是“利用”玻璃等透明介电光学材料原本的性质，那么超材料则像编织一件精密的“光子织物”——通过人工排布纳米尺度的几何单元，实现对光的传播方向、相位、色彩等特性的精准操控，进而实现隐身、全息成像、超透镜等神奇功能。
然而，这一颠覆性技术长期受困于“做不大、做不精、做不便宜”的难题。传统制造依赖光刻等精密加工，成本高、效率低，好比以精雕细琢的方式去织一匹千米长的光子布。
研究团队另辟蹊径，从结构设计到制造工艺进行了系统性创新。他们创制出一种微米尺度的半球形结构，内部由周期性纳米晶格组成。当光线穿过时，不同尺度的结构协同作用，对光传输行为进行多维度调控，让每一个结构单元都能呈现出万花筒般绚丽的光学效果。
更关键的是规模化制备的突破。团队研发出卷对卷连续打印工艺，将柔性基材像报纸印刷一样从一个滚筒输送到另一个滚筒，连续完成纳米级精度的打印成型。低成本聚合物材料经此技术，可快速转化为每个像素光学特性都能定制的超材料。
“让超材料生产像印报纸、书刊一样简单高效，彻底打破了高成本壁垒。”中国科学院化学研究所研究员宋延林说。审稿人这样评价该成果：“开发的可打印超组装策略新颖且有吸引力。”
据悉，该超材料还具备优异的柔韧性与环境稳定性，未来有望应用于柔性可穿戴光学器件、高灵敏传感芯片、防伪成像、精密医学传感及绿色光子能源等领域，为微纳光子学开辟“按需打印”的新范式。（崔兴毅）
（光明日报）
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