在国家自然科学基金项目（批准号：T2394484, 52321006, T2394480等）资助下，中国科学院化学研究所宋延林团队联合新加坡国立大学等单位，提出了“打印微纳协同光学超材料”策略，实现了多尺度光学超材料的规模化可控创制与精准集成，为我国在微纳光子学这一前沿领域抢占科技制高点提供了关键支撑。相关成果以“可打印超构组装体赋能协同显色”（Printable meta-assemblies enable synergetic colouration）为题，于2026年4月22日发表在《自然》（Nature），论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10408-8。

　　光学超材料是光学成像、计算、通信、能源、国防等多个领域实现技术变革的材料基础。然而，当前光学超材料制备面临两大瓶颈：一是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；二是高度依赖光刻等精密加工技术，效率低、成本高、难以实现大规模、低成本制造。

　　针对这一难题，研究团队以 “微纳融合，印刷制造” 为核心理念，设计并打印出由周期性纳米晶格构成的微尺度半球形集成单元，该结构能够利用单一结构耦合不同尺度的光学传输行为，实现了材料光学特性与结构设计的协同调控。他们自主研发了卷对卷增材纳米打印制造设备，融合高通量按需打印与卷对卷连续制造，将低成本聚合物纳米材料快速打印为单像素性能定制的光学超材料，完成了跨越多尺度的精准制备，一举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困境。研究还揭示了多尺度光学超材料的调控规律，以及微纳结构与光学性能之间的构效关系，进而实现了对体色散与界面色散的精确调制；通过集成打印，将不同晶格常数、不同尺寸的超材料单元高精度图案化，从而赋予其从微观到宏观的跨尺度光学集成能力。

　　这项成果打破了多尺度超材料制造高成本的技术壁垒，大幅提升了量产效率。通过按需打印，还可以为每一个打印像素单元定制专属的光学性质。这一突破为定制化微纳光学研究提供了全新技术路径，在光子信息、防伪成像、精密医学传感、绿色光子能源等战略领域有重大应用前景。

图 打印创制多尺度光学超材料。（a）多尺度超材料基元结构设计示意图；（b）基元结构在不同波长光作用下的场强分布；（c）打印创制超材料的制备流程和结构表征；（d）自主研发的卷对卷纳米集成打印装置示意图及打印结果