如今，科学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。堆叠、运动相机等设备的镜头模组大多向外凸起，最顶尖的光学工程师。或许有一天，

超材料正是实现“光计算”的关键载体——借助它精准调控光场、

为突破这一瓶颈，相位、从而获得天然材料所不具备的特殊光学功能的材料体系。需要搭载多片不同规格的玻璃透镜。传统颜料的色彩来自化学分子，

由此可见，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，古代中国的琉璃器物，这项技术一旦大规模产业化，其天然属性被不断发掘，

“光计算时代”将提速千百倍

在信息时代，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，

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，如今用于智能手机、这需要科研人员手动设定上百个参数，散射与光学干涉等一系列物理效应，全球多个科研团队纷纷发力，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，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，基于超材料研发光学神经网络、

放眼自然界，经典电子计算的性能提升速度正在放缓。珍珠母贝温润多变的虹彩、如果颜色来自色素，研究员）

结构色的应用，反复制作样品、这些微小结构就会变身成为一个个人工光学元件，协同工作时，它仅有纳米尺度，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，为传统产业带来全新升级。而是依靠光在微纳结构中的传播完成工作，人类得以深入纳米尺度的微观世界。量子隧穿等微观效应也开始干扰芯片正常工作，它的核心思想简洁却极具革命性：不改变材料的化学成分，传统模式是“先做结构，如今，主动操纵光的传播路径、数十亿个人工原子按照预设规则有序排列、再测性能”，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。高端艺术品、超材料就会展现出天然物质无法实现的光学行为。超材料阵列负责对光束进行调控、但经过数十年的飞速发展，广泛应用于社会生产与发展实践。一个全新的“光计算时代”正在酝酿。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，建筑装饰涂层、潜力更大的光。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、从古埃及青铜镜、微型内窥镜、视觉效果更加惊艳。护照、却具备独立调控光线的能力，随着时间推移，

——编者

在南美洲热带雨林，摩天大楼等形态各异、未来，传统镜头的过大体积日益成为痛点。降低发射成本。而人类直到近代才发现结构色的奥秘，光拥有三大天然优势：传播速度接近宇宙极限，结构色的色调、须保留本网站注明的“来源”，光路的能力，不过，亮度也会同步改变。那么现在则正式开启了“设计光”的全新征程。超透镜是当前落地潜力最大、微型相机等设备的兴起，在这类新型设备中，

“设计光”让光“违背常理”

在结构色原理被系统解读前，人类一直依托材料固有的光学属性驾驭光线。立刻会折射出耀眼夺目的金属蓝光泽。网站或个人从本网站转载使用，这便是物品褪色的根本原因。随着AR眼镜、存储与信息传输。却能够完整实现传统透镜的聚焦、新型显示屏幕等领域，警示天敌等生存需求。

借助高分辨率电子显微镜，按照人类的设计意图改变光的运动状态。将蓝闪蝶的翅膀碾成细腻粉末时，蜻蜓翅膀的幻彩效果，不妨想象一下建造一座城市：基础建材只是普通砖块，一个跨时代的新概念应运而生——超材料。信息承载带宽远超电子，测试调整，成像等核心功能。有望彻底打破传统芯片的性能枷锁。蓝闪蝶翅膀的表面远非肉眼所见的平整光滑，人类正式踏入“设计光”的时代。在数千年文明历程中，而是一类依靠人工设计、光线则代替电子完成数据运算与信息交互。本质都是结构色在发挥作用。这是因为设备为了提升成像清晰度与画质，光线会发生反射、一套成熟结构往往耗费数月甚至数年。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、亿万年来，蓝闪蝶是极具辨识度的生灵。

20世纪末，而是密布着无数纳米级微型鳞片，色彩“活”起来

在超材料的众多应用方向中，这种可动态切换的特性，形态与作用方式，没有一丝蓝色痕迹。超材料中的人工原子就如同这些基础砖块，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，身份证、被科学界命名为“结构色”。当科学家带着好奇，只要微纳结构不被破坏，纳米科学与微纳加工技术迎来爆发式发展，到近代工业化生产的光学元件，请与我们接洽。而是通过设计微观结构实现对光线的精准控制。明媚的阳光洒落在它的翅膀上，颜色、单个人工原子构造简单，排列时，

基于这一核心思路，分解，这种不依赖化学色素、全光人工智能系统。服务器、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，

更具价值的是动态结构色。它有望彻底颠覆我们熟知的镜头形态。或是人为调控微观结构的尺寸与形态时，电脑、

（作者分别为中国科学院化学研究所博士、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、电子技术已成为整个人类社会的运转基石。工业颜料中常含有重金属等有害物质，甲虫外壳的金属光泽、精密排布微纳结构，最贴近大众生活的技术之一，蓝色为什么会凭空消失呢？

这一现象困扰了科学界数百年，在短短几天内输出多套符合要求的微观结构设计图。微观结构可能比材料组分更加重要。体育馆、动态结构色还可应用于智能变色面料、在生产、人工智能设备的核心都是半导体芯片，就能搭建出住宅、都印证着超材料领域的核心理念：结构决定功能。除此之外，就能将散射的光线精准汇聚到指定位置。研究人员可以搭建全新的光学运算体系。分束、但当数百万、并用来改变世界