在光學材料領域，一項突破性成果為行業帶來了全新變革。中國科學院化學研究所宋延林研究員團隊攜手新加坡國立大學仇成偉教授團隊，成功開創了打印多尺度光學超材料的新模式，實現了材料光學特性與結構設計的協同優化，相關成果發表于國際頂級學術期刊《自然》（Nature）。
光學超材料意義非凡，它是人類首次能夠精確“設計光”，而非單純依賴材料本身的光學性質，推動光學從“被動利用”邁向“主動操控”，成為下一代光電子、通信、成像等領域的核心底層技術，在高端制造和能源領域發揮著關鍵作用。然而，長期以來，其研究與應用面臨兩大難題。一方面，研究多局限于單一尺度結構，導致材料功能受限，性能調控維度不足；另一方面，制備高度依賴光刻等精密加工技術，效率低下、成本高昂、制備周期漫長，難以實現大規模、低成本制造，嚴重阻礙了實用化進程。
為攻克這些難題，研究團隊從結構創新入手，研發出一種由周期性納米晶格構成的微米尺度半球形結構。這種結構通過光子晶格與光學界面的耦合作用，能夠精準調控多尺度下的光學傳輸行為，使單元結構呈現出豐富多樣的色彩變化，如同萬花筒般絢麗。在規模化制備方面，團隊創新性地采用了高通量按需打印與卷對卷連續制造工藝。就像報紙印刷一樣，柔性基材從一個滾筒連續輸送到另一個滾筒，在此過程中完成納米級精度的打印成型。這一技術能夠快速將低成本聚合物納米材料制備成單像素性能定制的光學超材料，實現跨越多個尺度的精準制造。
值得一提的是，這種新型超材料還具備出色的本征柔性與環境穩定性，為其在柔性可穿戴光學、智能傳感等領域的應用拓展了廣闊空間。《自然》的審稿人對這一成果給予高度評價，稱贊所開發的可打印超組裝策略新穎且極具吸引力。
宋延林研究員表示，這項成果是材料科學、微納光學與先進制造深度交叉融合的體現。團隊開發的卷對卷增材納米打印技術，讓光學超材料的生產變得像印報紙、書刊一樣簡單高效。它不僅徹底打破了高成本的技術壁壘，大幅提升了量產效率，還能通過按需打印，為每個超材料像素單元定制專屬的光學性質，為定制化微納光學研究開辟了全新思路。圍繞這項技術，團隊將繼續以“微納融合，印刷制造”為核心理念，研發新一代高靈敏光學傳感芯片，深入挖掘材料本征特性與人工結構設計協同優化的潛力。
