成果推介 | 超分辨结构色显示与智能激光微纳制造平台

朱晓龙，华东师范大学研究员、博士生导师，长期致力于结构光子学、光与物质相互作用的前沿研究，在超快激光微纳加工、等离激元结构色、光电子芯片等领域取得多项国际领先成果。曾任丹麦技术大学助理教授/研究员，并在丹麦国家芯片中心从事研究工作，拥有长达十年的海外科研与产业化经验，成功将人工光子结构引入注塑工业，开展了与法国欧元设计制造局、瑞士斯沃琪制表集团、丹麦乐高玩具制造公司、意大利菲亚特汽车制造集团的生产合作。课题组依托华东师范大学精密光谱科学与技术高等研究院，汇聚了光学、物理、材料、人工智能等多学科背景的优秀人才，形成了一支兼具国际学术视野与产业转化能力的创新团队。

随着信息技术与智能终端的高速发展，新型显示与光电子芯片已成为数字经济时代的关键硬件基础。其中，基于表面等离激元的结构色技术能够突破传统光学衍射极限，为下一代超高分辨率显示与彩色印刷带来革命性前景。然而，该技术的产业化进程正面临两大核心瓶颈：在制备端，超快激光加工难以对复杂等离激元结构实现可控的超分辨制造，传统方法易导致结构变形，无法满足高精度需求；在设计端，依赖“参数扫描-仿真”的传统正向流程效率极低，且制备环节长期受限于电子束光刻等高成本工艺，严重阻碍了大规模应用突破。与此同时，我国在高端显示与光电子制造领域仍面临核心工艺与关键专利受制于人的挑战，亟需构建自主可控的“设计-制造-集成”全链条能力。

针对上述产业瓶颈，团队自主构建了一套从理论机理、智能设计、精准制备到器件集成的全链条创新体系。

在制备技术方面，团队自主研发了共振激光打印技术，通过深入研究等离激元结构与超快激光的非线性相互作用机理，构建融合电子跃迁、光场耦合和热传导的多物理场数值模型，突破亚波长尺度下光场精准调控的难题，实现了对复杂等离激元结构的高效率、高精度制备，创造了全球最高分辨率彩色打印纪录，激光打印出分辨率高达十二万七千dpi的彩色《蒙娜丽莎》。

在设计方法方面，团队创新性地引入人工智能技术，构建了“神经网络逆向预测+多目标拓扑优化”的双算法融合智能设计框架，能够根据目标色彩瞬间完成从光学性能到结构参数的快速逆向预测，并通过进化算法以色彩饱和度、色域范围及加工可行性为多目标进行迭代优化，将传统需要数天的设计周期压缩至分钟级，同时自动兼顾工艺容差，可直接指导后续的超快激光制备。

在动态显示集成方面，通过将AI优化设计的超表面结构与液晶等电光材料集成，成功研发出毫秒级可调的超分辨显示原型器件，实现了等离激元结构色从静态“画面”到动态“显示”的质的飞跃，解决了当前结构色显示技术存在的色彩切换速度慢、色域覆盖不足等关键技术难题。

超分辨结构色显示图

团队高度重视核心技术的知识产权保护，围绕共振激光打印技术已布局PCT国际专利三项、授权美国专利两项，形成了核心专利保护体系。围绕AI智能设计框架与动态显示集成技术，课题组正在持续构建更完整的专利组合。相关研究成果持续发表于国际顶级期刊，从理论与实验两方面确立了课题组在该交叉领域的领先地位，并在主流国际学术会议中受邀请进行报告。

全球新型显示市场规模持续增长，预计到2026年将超过两千亿美元。随着AR/VR、智能汽车、高端消费电子等新兴应用的爆发，市场对超分辨、动态可调色彩技术的需求尤为迫切，团队的技术成果正契合当前多个火热赛道的核心需求。

在AR/VR领域，等离激元结构色技术能够实现视网膜级的像素密度，突破传统显示的分辨率极限，是解决近眼显示“纱窗效应”的关键技术路径，受到苹果、Meta、字节跳动等科技巨头的高度关注。

在智能汽车与车载显示领域，动态可调的结构色技术可用于智能车窗、抬头显示与氛围灯系统，为智能座舱提供全新的交互体验。

在高端防伪与品牌保护领域，纳米级结构色具有物理不可克隆的天然优势，可应用于奢侈品、重要证照、货币及高端消费电子产品的防伪保护，该细分市场规模已达百亿级且持续增长。

在绿色印刷与显示领域，该技术无需使用化学染料，兼具环保与永不褪色特性，高度契合碳中和与绿色制造的时代趋势。

在光电子芯片领域，课题组在高速调制与光互连方面的技术积累，可支撑下一代数据中心、5G/6G通信与人工智能算力芯片的核心需求。