近日，我院陈溢杭教授课题组在仿生超材料领域取得研究进展，相关成果以“Single-layer double-sided ultrabroadband absorber based on biomimetic metamaterial with manufacturing scalability”为题，在光学权威期刊《Light: Advanced Manufacturing》发表。

随着全球能源需求的持续增长，清洁、可持续能源的开发与高效利用已成为日益迫切的要求。太阳能因资源丰富、分布广泛，被视为最具发展潜力的可再生能源之一。如何最大限度地捕获太阳光并将其高效转化为可利用能量，已成为科学界亟待解决的重要课题。传统光学结构通常仅能利用太阳光谱中部分波段的光能，且结构本身对光的反射和透射会造成不可忽视的能量损耗。因此，合理设计光学结构、拓展其光谱响应范围并实现对太阳光的高效捕获，是提升太阳能利用效率的关键。

在漫长的演化过程中，自然界中的生物演化出了若干具有精妙光调控能力的微纳结构，为解决上述问题提供了借鉴。例如，昆虫复眼表面覆盖着规则排列的纳米突起阵列，可有效抑制界面反射并调节进入眼睛的光通量；海洋硅藻则发育出多孔三维骨架，因其独特的几何构型与折射率分布，能够对入射光产生丰富的衍射和散射效应。这些天然微纳结构对光场的宏观行为与微观局域均展现出高度可控性，为光学器件的优化与功能集成提供了极具价值的仿生蓝本。

研究团队基于仿生学设计理念，从昆虫复眼表面的梯度减反射结构和海洋硅藻的多孔宽带光捕获特性中汲取灵感，将两类仿生梯度构型集成于同一单层铬纳米结构中，构建了一种单层双面仿生超材料。研究结果表明，该超材料可协同激发表面等离激元共振与磁极化激元共振，有效拓宽吸收带宽，在太阳光谱范围内实现超宽带近完美吸收。团队采用气液界面自组装结合磁控溅射工艺制备了该仿生超材料。测试结果显示，该超材料兼具双面超宽带吸收、柔性可转移、环境稳定性与可规模化制造等优势，有望在光伏、海水淡化等领域得到应用。

我院硕士生欧阳莎和仇彦泠为论文共同第一作者，我院陈溢杭教授、季华实验室潘美妍研究员为论文共同通讯作者，华南师范大学物理学院为论文第一完成单位。论文链接：https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=1903672d73da73a1224e691a3c750c78。

图1 结构设计与吸收性能。（a）蛾眼微观结构。（b）海洋硅藻微观结构。（c）仿生超材料结构示意图。（d）仿生超材料吸收光谱。仿生超材料（e）正面和（f）背面在AM1.5太阳光谱条件下的吸收与能量损耗光谱。