跨尺度光学集成打印。中国科学院化学研究所供图

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。团队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，为多尺度超材料研究及微纳光子学应用开辟了新路径。

“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。”宋延林说。

据介绍，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。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。