杨文星教授团队最新研究成果在综合性国际顶级期刊《Advanced Science》发表

新闻网讯 近日，物理与光电工程学院杨文星教授、代尘杰教授与武汉大学李仲阳教授团队合作，在主动式功能性超构表面动态光学调控及光栅器件方面取得重要学术进展。相关研究成果以“Dynamic wavelength-selective diffraction and absorption with direct-patterned hydrogel metagrating”（基于直接图案化水凝胶超构光栅的动态波长选择性衍射和吸收）为题，发表在综合性顶级期刊《Advanced Science》上（中科院1区Top，IF = 14.3），这也是我校师生首次在该刊发表论文。创新成果有望在光学滤波、气体传感、光学成像等领域有重要应用。

该论文第一署名单位为长江大学，我校代尘杰教授、杨文星教授和武汉大学博士生李醒龙为共同第一作者，代尘杰教授、杨文星教授和武汉大学李仲阳教授为共同通讯作者。

该研究针对目前水凝胶超构表面在动态光学调控方面存在功能单一、设计和加工复杂的难题，提出一种法布里-珀罗微腔干涉和光栅衍射效应相结合的超构光栅，能够实现可调控吸收和动态波长选择性偏折的功能集成。通过利用水凝胶材料在电子束曝光下的收缩特性，由银-水凝胶-银三层薄膜构成的水凝胶纳米微腔能够直接被电子束加工成任意图案。基于典型的法布里-珀罗型吸收器架构，以及随湿度变化带来的水凝胶层膨胀，使得水凝胶纳米微腔的吸收峰能够在可见光波段被连续地主动调控，调控范围覆盖整个可见光波段，响应时间为百毫秒量级。

进一步地，通过将水凝胶纳米微腔加工成闪耀光栅形貌，水凝胶超构光栅仅将共振波长附近的光偏折到衍射级次，其他波长的光被直接镜面反射，从而实现波长选择性偏折功能。此外，水凝胶层随环境湿度增加而产生的厚度变化导致共振波长偏移，赋予了超构光栅工作波长的动态调控特性。

据了解，该团队目前在光学超构表面器件领域形成了一系列原创性成果，2024年度在Nature Communications（IF = 16.6）、Advanced Science（IF = 14.3）、Journal of Lightwave Technology（IF = 4.1）等中科院一区Top期刊发表多篇论文。团队未来将继续推进主动式超构表面在动态光场操控和显示等具有实际应用价值领域的创新研究。

（审核 张华峰 秦良斌 编辑 李胜杰）