近日，长江大学物理与光电工程学院杨文星教授、代尘杰教授等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），这也是学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。

目前，该团队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。

杨文星教授、代尘杰教授取得的成果，背后离不开学校物理与光电工程学院这片沃土的深厚滋养与全力扶持。

目前，学院建有物理教育研究所、节能照明光源湖北省工程研究中心、湖北省基础物理实验教学示范中心、中央地方共建光电子技术特色实验室、长江大学材料物理与器件研究中心和长江大学维纳光子材料与器件重点实验室等科学研究机构；教学与科研仪器设备总值约6000万元。先进完备的科研平台，助力学院师生不断攀登科学高峰。

依托丰富的科研资源，近五年，学院取得了累累硕果。学院教师公开出版专著3部，主编教材2部，公开发表学术论文457篇，其中高水平论文300余篇，包括ESI热点论文4篇、ESI高被引论文9篇，代表性成果得到国内外同行的广泛认可。此外，学院获包括湖北省科学技术奖自然科学二等奖在内的省部级科研奖励3项，“日内瓦国际发明展银奖”1项；获国家级教学成果奖1项，省级教学成果4项；获授权发明专利27项；学院教师共主持承担国家自然科学基金项目13项、其他各类省部级纵向科研项目 40余项，各类横向科研项目19 项，总经费1600余万元。

接下来，长江大学将进一步激发全校师生的科研热情和创新活力，推动学校科技工作更高质量发展，不断书写长大科技报国的时代新篇。

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素材来源：长江大学官网/官微，长江大学校友总会，中国教育新闻网