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，在国际学术期刊《自然》上发表光学超材料突破性研究成果。

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；自主研发出的卷对卷增材纳米打印制造设备，首次突破了光学超材料在低成本、规模化、个性化量产难以兼顾的长期困境，实现了多尺度光学超材料的大规模可控制备与精准集成，让超材料生产“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。

日前，记者采访了宋延林研究员。

问：什么是光学超材料？

答：科学家通过人工从头设计的几何结构来获得天然材料不具备的超常光学性质——这就是光学超材料。光学超材料是人类第一次真正意义上精确“设计光”，而不是只利用材料本身的光学性质，直接推动光学从“被动利用”走向“主动操控”，是下一代光电子、通信、成像的核心底层技术，尤其对高端制造及能源领域至关重要。

问：光学超材料有什么用途？

答：光学超材料就像一块精心编织的“光子织物”，通过调控结构单元的几何参数与空间排布，它能突破传统材料的物理极限，对光的透射、反射、散射、衍射等传播行为以及相位、偏振等特性进行精准调控，从而实现光的偏转、隐身、聚焦、全息成像等一系列天然材料无法实现的光学功能。这种材料正在成像、计算、通信和能源等多个领域推动着技术变革。

问：这次的成果主要突破点是什么？

答：研究团队首先从结构着手，创制出一种由周期性纳米晶格构成的微米尺度半球形结构，该结构通过协同光子晶格与光学界面的耦合作用，对多尺度下的光学传输行为进行精准调控，使得单元结构呈现丰富的色彩变幻，犹如万花筒般一转千色。在规模化制备方面，团队研发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，将柔性基材从一个滚筒连续输送到另一个滚筒，连续完成纳米级精度打印成型。

问：作为普通读者，能够直观感觉这项成果带来的效果吗？

答：我们赋予每一个墨点不同的光学半导体性质（光子带隙），这样就可以精确调控特定频率波长的光的传输和转换行为，实现高精度、大高通量集成光学器件的制备。最直观的可能是，我们打印用的墨水是没有颜色的，是一种水性的白色乳液，打印后能呈现各种各样的颜色——这些颜色就是通过我们设计精确的微纳结构产生的。另外，它使用聚合物高分子材料，没有使用任何金属原料却能产生金属质感。

问：这项成果的取得有什么意义？

答：这项成果体现了材料科学、微纳光学与先进制造的深度交叉融合。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，为每一个超材料像素单元定制专属的光学性质，从而为定制化微纳光学研究开辟了全新思路。

问：团队未来的研究方向是什么？

答：未来，团队将围绕这项技术研发新一代高灵敏光学传感芯片，持续挖掘材料本征特性与人工结构设计协同优化的潜力。相信这项技术在光子信息、防伪成像、精密医学传感、绿色光子能源等关键领域，都将展现巨大的应用空间与产业化价值。