我院智能材料实验室团队与美国南佛罗里达大学周江峰副教授团队和英国伯明翰大学Miguel Navarro-Cía副教授团队开展合作，在电磁波极化调控研究方面取得重要进展。近日，相关成果以“Modular Design for Versatile Broadband Polarizing Metasurfaces with Freely Switching Functions”为题在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》上发表，并被选为封底文章。智能材料实验室团队宋坤副教授为论文第一作者和通讯作者，刘亚红教授和Miguel Navarro-Cía副教授同为通讯作者。该论文的合作者还包括智能材料实验室团队硕士生龚雪健、曹赟山、陈强及冀若楠副教授和赵晓鹏教授。

极化是电磁波的一种重要属性，在信息通讯、军事探测、生命科学、分析化学等众多领域有着重要应用。超表面由于可以产生远超天然材料的手性或是各向异性，因此特别适合用来设计亚波长的极化控制器件。到目前为止，研究者们已经报道了很多种基于超表面的电磁波极化控制器，但是它们绝大多数都只具有单一功能。因此，为了拓展极化控制器的功能性，最近研究者们又通过利用主动控制、极化复用、频率复用等思想，设计了多功能的超表面极化控制器。尽管这些极化控制器可以实现多种极化操控功能，但是它们通常都需要复杂的结构设计，并且其功能性通常与结构设计绑定，一旦加工完成，功能就无法再改变，因而导致其应用场景有限，多重应用的灵活性仍然受限。

模块化多功能极化控制器的工作原理及其部分功能

针对上述问题，智能材料实验室团队与其合作者独辟蹊径，提出了一种模块化设计理念来构建多功能的亚波长极化控制器。团队设计了一对结构非常简单的手性对映体超表面基元模块，通过将不同的模块进行组合，即可得到多功能的极化控制器。研究结果表明，这种模块化的极化控制器能够实现自由可调的极化旋转、圆/线极化波的非对称透射效应、圆二色性开关、中性密度滤波片、极化分束器等十余种极化控制功能，并且只需要改变级联模块，即可实现相应功能之间的切换。相较于前期报道的超表面极化控制器，这种模块化的极化控制器具有设计简单、功能多、成本低、易维护、应用灵活等诸多优势，为设计新型亚波长多功能极化控制器件提供了新的思路。

上述研究工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202215105

（图文：冀若楠；审核：晁小荣）