这项光学超材料领域集基础研究和产业应用于一体的重要进展，由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、陈剑锋博士共同完成，相关成果论文北京时间4月22日夜间在国际学术期刊《自然》(Nature)上线发表。

　　人类真正精确“设计光”

　　研究团队介绍，光学超材料源于人类突破自然材料极限、实现对光精准驾驭的科学理想，它并非只利用材料本身的光学性质，而是人类真正意义上自主精确“设计光”，直接推动光学从“被动利用”走向“主动操控”。

　　人类对光的理解和操控能力是科技进步的重要标尺。300多年前，牛顿利用三棱镜将白光分解为七彩光带，揭示了光的色散现象；20世纪初，爱因斯坦提出光的波粒二象性理论，对光认知的深化，奠定了现代光学的基础。时至今日，科学家已不再满足于“利用自然材料调控光”，而是希望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，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。

　　目前，光学超材料正在成像、计算、通信和能源等多个领域推动着技术变革，但其研究与应用仍面临两大制约瓶颈：一是研究普遍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；二是制备高度依赖光刻等精密加工技术，效率低、成本高、制备周期长，难以实现大规模、低成本制造，严重制约了实用化进程。

　　实现跨多尺度精准制造

　　针对上述技术瓶颈，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，这一技术可将低成本聚合物纳米材料快速制备为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。