近期，天津工业大学李越教授团队与复旦大学聂志鸿教授合作，在国际著名综述期刊Progress in Materials Science（影响因子33.6）上发表题为《Plasmonic metasurfaces: Light-matter interactions, fabrication, applications and future outlooks》的高水平综述论文。这是李越教授团队在总结近二十年来在等离激元超表面领域研究成果的基础上，对该领域的光与物质相互作用、制备方法、应用前景及未来发展趋势进行的系统性评述与深入展望。该论文由天津工业大学作为第一完成单位和第一通讯单位，天津工业大学的杨帆副教授、曹卫博士，郑州大学郑广超博士为共同第一作者，杨帆副教授、聂志鸿教授和李越教授为共同通讯作者。综述全文超过6万字，共80余页，结构严谨，内容翔实，全面呈现了当前等离激元超表面的研究进展与未来方向。
论文指出，等离激元超表面（Plasmonic metasurfaces, PMs）由亚波长尺度的超薄层结构构成，这些结构由金属纳米结构构建的“超原子”组成，旨在调控电磁场与物质之间的相互作用。PMs的整体特性不仅取决于构成的纳米粒子的本征属性，还受到其底层超结构的对称性、尺寸、排列有序性以及方向性的影响。这些协同特性使得PMs在诸如传感、能源、纳米激光、非线性光学以及表面增强光谱等多个领域中有重要应用。本综述聚焦于PMs的三个核心方面：光-物质相互作用、制备方法及其应用。系统分析了从最简单的单一纳米结构到更复杂的一维、二维及三维等离激元超结构的近场与远场光学特性；总结了多种先进制备技术，包括自上而下、自下而上及相结合的策略等；并深入探讨了PMs在与二维材料、发光分子、手性分子、量子点、上转换材料等体系的弱耦合与强耦合方面的最新研究进展和实际应用。最后，作者对等离激元超表面领域当前所面临的挑战与未来发展趋势进行了深入分析，并提出构建可编程、动态可调谐的新型纳米光子平台将成为该领域的重要发展方向。未来的研究机遇和挑战包括：新型等离激元材料的开发与应用，如碱金属、液态金属和导电高分子材料；柔性与可调控等离激元器件的构建；等离激元胶体分子阵列的组装与应用；Moiré等离激元体系的探索；以及手性等离激元超表面的设计与功能拓展。这些前沿领域的深入研究有望为下一代高性能光/电器件的实现提供理论基础与技术支撑。
图1. 等离激元超表面光与物质相互作用、制备方法以及应用的示意图。
该工作得到国家自然科学基金重大研究计划项目（92263209）、国家自然科学基金青年C类项目（52103077），以及我校沧州研究院项目（TGCYY-F-0310）等项目支持。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101508。
李越教授和杨帆副教授隶属于天津工业大学功能序构材料与光/电器件团队，多年来致力于金属微/纳结构超材料与高分辨量子点器件与显示的研究，陆续开发了零维、二维、三维金属微/纳结构超材料自组装新方法，实现了不同维度金属微/纳超材料的大面积制造，并积极推动部分材料应用于传感技术以及高分辨显示领域。已经在Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Nano, Nano Lett., Matter等国际学术期刊发表SCI论文200余篇。主持国家基金委杰出青年基金等基金委项目6项以及科技部重点研发计划等项目10余项。
撰稿人：杨帆 审稿人： 廖帮全 成玲