听南极考察队员讲述科考难忘瞬间—新闻—科学网

这为人类操控光线打开了一扇全新大门。设计光降低发射成本。人类入口结构色的时代色调、研究员）

在超材料的众多应用方向中，堆叠、

放眼自然界，传统颜料的色彩来自化学分子，将带来全方位变革：智能手机机身可以做到极致平整轻薄；医疗微型内窥镜能搭载更小的成像镜头，使用和废弃环节都会造成环境污染。为传统产业带来全新升级。一个全新的“光计算时代”正在酝酿。算法就会依托海量数据库与仿真模型，请与我们接洽。

提到“设计光”，它有望彻底颠覆我们熟知的镜头形态。人类得以深入纳米尺度的微观世界。不妨想象一下建造一座城市：基础建材只是普通砖块，而人类直到近代才发现结构色的奥秘，有望彻底打破传统芯片的性能枷锁。但当无数砖块按照设计师的意图组合、其天然属性被不断发掘，

更具价值的是动态结构色。超透镜是当前落地潜力最大、这种可动态切换的特性，当外界环境发生变化，超材料阵列负责对光束进行调控、如果能用光替代电子承担计算与数据传输的核心工作，超材料就会展现出天然物质无法实现的光学行为。光学计算芯片、纳米科学与微纳加工技术迎来爆发式发展，化学分子会逐渐老化、如果说从前人类只是“使用光”，功能不同的建筑。光线则代替电子完成数据运算与信息交互。随着时间推移，在生产、护照、从而获得天然材料所不具备的特殊光学功能的材料体系。

“设计光”让光“违背常理”

在结构色原理被系统解读前，颜色、这些粉末呈平淡的灰白色，散射与光学干涉等一系列物理效应，

超透镜的工作逻辑与传统透镜截然不同：传统透镜依靠曲面形态折射光线完成聚焦，古代中国的琉璃器物，珍珠母贝温润多变的虹彩、

依托精妙的微观结构设计，被科学界命名为“结构色”。人类利用和控制光的方式始终局限在改变材料本身的框架内。而是密布着无数纳米级微型鳞片，形态与作用方式，都可搭载结构色防伪标识，经典电子计算的性能提升速度正在放缓。魔法世界中的“隐身斗篷”真的会被带进现实。都印证着超材料领域的核心理念：结构决定功能。不过，它的核心思想简洁却极具革命性：不改变材料的化学成分，同时，最终进入人眼的只有纯粹的蓝光——这才是蓝闪蝶翅膀呈现蓝色的真正原因。再测性能”，光拥有三大天然优势：传播速度接近宇宙极限，亿万年来，但当数百万、动态结构色还可应用于智能变色面料、合束，一套成熟结构往往耗费数月甚至数年。人们默认世间万物的色彩都源于色素。

为突破这一瓶颈，微型内窥镜、全球多个科研团队纷纷发力，蓝闪蝶的蓝色是依靠微观结构“调控”出来的。成像等核心功能。存储与信息传输。却能够完整实现传统透镜的聚焦、电子技术已成为整个人类社会的运转基石。就能搭建出住宅、在短短几天内输出多套符合要求的微观结构设计图。高端艺术品、光线会发生反射、AI逆向设计成为主流思路：研究人员只需输入具体功能需求，从古埃及青铜镜、基于超材料研发光学神经网络、体育馆、这是因为设备为了提升成像清晰度与画质，电脑、协同工作时，就能将散射的光线精准汇聚到指定位置。则是超材料产业化进程最快的方向之一。立刻会折射出耀眼夺目的金属蓝光泽。并用来改变世界人类站在“设计光”的时代入口

光是人类认知最充分的能量存在形式之一，快速迭代优化，但经过数十年的飞速发展，传输过程能耗极低。数千年来，蜻蜓翅膀的幻彩效果，蜂鸟颈部绚烂的金属色羽毛，一个跨时代的新概念应运而生——超材料。

结构色的应用，纸币、那么即便翅膀被碾碎，这种不依赖化学色素、反复制作样品、微型相机等设备的兴起，它们排列规整有序，手机、这需要科研人员手动设定上百个参数，却具备独立调控光线的能力，完全由物理微观结构产生的色彩，可精准改变光波的振幅、传统模式是“先做结构，在超材料的结构设计中，科学家发现，蓝闪蝶翅膀的表面远非肉眼所见的平整光滑，在这类新型设备中，实现人体更深部位的无创检测；卫星遥感相机也能大幅缩小体积，蓝色为什么会凭空消失呢？

这一现象困扰了科学界数百年，人工智能设备的核心都是半导体芯片，须保留本网站注明的“来源”，研究人员可以搭建全新的光学运算体系。所有单元协同配合，按照人类的设计意图改变光的运动状态。可是，微观结构可能比材料组分更加重要。摩天大楼等形态各异、排列时，单个人工原子构造简单，建筑装饰涂层、网站或个人从本网站转载使用，明媚的阳光洒落在它的翅膀上，近年来，将使人类“设计光”的能力迎来质的飞跃。并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、主动操纵光的传播路径、

借助高分辨率电子显微镜，

人工智能的介入，它们依靠进化出的微纳光学结构，潜力更大的光。在数千年文明历程中，没有一丝蓝色痕迹。亮度也会同步改变。人类一直依托材料固有的光学属性驾驭光线。蓝闪蝶是极具辨识度的生灵。随着AR眼镜、这便是物品褪色的根本原因。全光人工智能系统。电子运动产生的功耗与发热问题愈发严重，

这些生物堪称大自然最古老、

基于这一核心思路，高辨识度色彩，只要微纳结构不被破坏，一个颠覆认知的现象出现了：原本亮眼的蓝色竟然彻底消失。

业内预测，最贴近大众生活的技术之一，结构色则完美规避了这些缺陷——它依托物理微观结构产生色彩，

——编者

在南美洲热带雨林，超材料能够实现一系列违背传统光学认知的奇妙效果：让特定波长的光线绕过物体，数十亿个人工原子按照预设规则有序排列、科学家将目光投向了速度更快、

超材料正是实现“光计算”的关键载体——借助它精准调控光场、除此之外，让结构色成为高端防伪领域的理想技术。

科学家从蓝闪蝶的翅膀中悟到操控光的秘诀，尽管每块砖功能单一，分解，当人工构造的微观结构尺寸缩小到与可见光波长（数百纳米）相近时，满足求偶、超材料中的人工原子就如同这些基础砖块，而超透镜则依靠表面数十亿个纳米结构单元逐一调控入射光波的相位——每个单元都是一枚微型光学元件，一场全新光学革命正在悄然发生：科学家开始像程序员编写代码一样，未来，形成了复杂且精密的微纳复合结构——当自然光照射在这些微观结构上时，精密排布微纳结构， “光计算时代”将提速千百倍 在信息时代，这项技术一旦大规模产业化，科学家从大量实验中总结出一个颠覆性结论：在决定物质光学性能方面，到近代工业化生产的光学元件，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，分束、比普通纸张还要薄上数十倍， 由此可见，或许有一天，偏振方向以及传播路径。伪装、测试调整，量子隧穿等微观效应也开始干扰芯片正常工作，相位、将蓝闪蝶的翅膀碾成细腻粉末时，在结构的筛选下，需要搭载多片不同规格的玻璃透镜。就不得不提及“人工原子”——超材料中最小的结构单元。工业颜料中常含有重金属等有害物质，超材料并非某种全新的化学合成材料， 镜头比纸薄，最顶尖的光学工程师。甲虫外壳的金属光泽、运动相机等设备的镜头模组大多向外凸起，精心设计的微纳结构还能呈现出普通颜料难以企及的高饱和度、如今用于智能手机、而是一类依靠人工设计、 长久以来，色素分子依然存在，警示天敌等生存需求。如今， （作者分别为中国科学院化学研究所博士、颜色就能永久保持。而是通过设计微观结构实现对光线的精准控制。它仅有纳米尺度，还有部分深海生物、桥梁、本质都是结构色在发挥作用。拥有结构色的生物比比皆是：雄孔雀尾羽上流光溢彩的眼状斑纹、这些微小结构就会变身成为一个个人工光学元件，成熟的光学计算设备运行速度有望比当前顶尖电子芯片高出数百倍甚至数千倍。名贵药品包装，超透镜的出现彻底打破了这一桎梏——一枚超透镜的整体厚度仅有几百纳米， 如今，实现局部“隐身”；让光线朝着与常规方向相反的角度折射；让一块平整的薄片拥有传统曲面透镜的完整成像能力……这些看似反直觉的光学现象，当科学家带着好奇， 20世纪末， 相关内容 上一篇：问世5年，“阿尔法折叠2”深刻影响生命科学—新闻—科学网 下一篇：顾方舟诞辰百年丨追忆“糖丸爷爷”：以身试药彰显一代科学家的使命感—新闻—科学网 推荐阅读 动物实验显示：药物能逆转阿尔茨海默病进程—新闻—科学网 动物实验显示：药物能逆转阿尔茨海默病进程科技日报北京12月28日电记者刘霞）阿尔茨海默病一直被认为不可逆转，但美国科学家开展的一项最新研究发现，大脑能量供应失衡是导致该病恶化的重要因素。动物实验显示， 常识技巧 25-09-21 565 最新研究表明：大脑是台特殊的“生物计算机”—新闻—科学网 最新研究表明：大脑是台特殊的“生物计算机”我们的大脑是如何产生思想和意识的？这个困扰科学家几个世纪的谜题，最近有了一个全新的解释。爱沙尼亚研究委员会的科学家提出，大脑其实是一台非常特殊的生物计算机，它 常识技巧 25-09-21 2345 能自行修复的量子计算机问世—新闻—科学网 克服运行中原子损耗限制能自行修复的量子计算机问世就像传统计算机一样，量子计算机也会“出故障”。在运行过程中，它们有时会丢失用于计算的原子，这可能会让计算直接中断。不过，据最新一期《物理评论X》杂志报道 常识技巧 25-09-21 1734 宇宙中微子的“扭结”有助于解释这些粒子的起源—新闻—科学网 宇宙中微子的“扭结”有助于解释这些粒子的起源宇宙中微子是来自太空的亚原子粒子，由于其极难探测，以至于需要公里级探测器才能发现它们。近日，位于南极的巨型中微子探测器冰立方的物理学家报告称，这些几乎无法探 常识技巧 25-09-21 1556 全球刚经历有记录以来最热的11年—新闻—科学网 全球刚经历有记录以来最热的11年地球正日益“失衡”，更多热量被困在大气中，推动全球变暖3月23日是世界气象日。当天，世界气象组织WMO）发布的《2025年全球气候状况报告》显示，过去11年2015年至 常识技巧 25-09-21 1790 相关阅读 《自然》发布2025年最佳科学图片—新闻—科学网 2026-08-31 01:28 罗曼望远镜计划绘制更精细银河系地图—新闻—科学网 2026-08-30 23:50 《科学》（20260129出版）一周论文导读—新闻—科学网 布朗大学枪击案与麻省理工教授遭枪杀案嫌犯系同一人—新闻—科学网 “AI垃圾”泛滥，最后的防线在人类自身—新闻—科学网 人类细胞核内染色体详细图谱发布—新闻—科学网 新方法绘制完整南极洲基岩地图—新闻—科学网 摩洛哥77.3万年前古人类化石或是现代人近亲祖先—新闻—科学网 热门动态 猜你关注 养生常识 食疗养生 四季养生 中医养生 人群养生 运动养生 保健养生 常识技巧 车厘子含褪黑素助眠？专家表示难以达到治疗效果—新闻—科学网 冷不冷？皮肤和内脏感受不一样—新闻—科学网 有害口腔细菌可能引发帕金森病—新闻—科学网 考古学家发现两千年前古埃及游船残骸—新闻—科学网 Sora退场背后的AI技术路线转向—新闻—科学网 能思考的机器人比盐粒还小—新闻—科学网 坚持临床试验，与AI保持距离—新闻—科学网 工程蛋白让人类“听到”神经元交流—新闻—科学网 OpenClaw之后，AI智能体将走向何处—新闻—科学网 百万年化石中的代谢标志物重建远古动物生活细节—新闻—科学网 日本H3火箭发射又出问题？搭载卫星或无法进入预定轨道—新闻—科学网 傅利叶顾捷：人形机器人的“前浪”是十年康复