Opto-Electronic Science
封底论文推荐
火箭军工程大学王龙副教授联合杭州师范大学黄又举教授、山东高等技术研究院吴小虎研究员等人介绍了结构色领域近年来的发展概况，讨论了目前主流的应用场景，指明了未来发展应聚焦智能结构色器件开发、微纳结构数据库、完善从设计到加工的闭环链路并扩宽结构色应用场景。
封底文章 | Wang WH, Wang L, Fu QQ et al. Structural color: an emerging nanophotonic strategy for multicolor and functionalized applications. Opto-Electron Sci 4, 240030 (2025).
共同一作：王文豪，傅茜茜，张旺
通信作者：王龙，黄又举，吴小虎
概述
大自然不仅给人类带来了富饶的物产资源，还提供了丰富的色彩，从物质和精神需求上满足人类的需要。孔雀的羽毛、蛋白石和金龟子等动物，展现出斑斓炫丽的色彩，这都是源自于大自然精美的结构色。他们体表的微纳结构与光相互作用，产生衍射、散射、干涉和选择性反射等现象，从而展现了生动明亮的色彩特征。道法自然，通过人工构筑的微纳结构和序构设计，模仿自然界产生结构色的光子结构，调控光波的传输和响应行为，利用这种光与物质的相互作用，使得结构色的应用已经基本覆盖生活的方方面面，比如，多彩装饰、防伪、印刷、传感等。总之，结构色得益于具有高稳定性、耐久性和环保性的特点，成为有望替代传统色彩的有力竞争方案。
综述内容概要
火箭军工程大学王龙副教授隶属的陕西省三秦英才特殊支持计划创全国一流团队，联合杭州师范大学黄又举教授和傅茜茜博士、新加坡科技设计大学张旺博士、山东高等技术研究院吴小虎研究员在Opto-Electronic Science 2025年第4期上发表了题为“Structural color: an emerging nanophotonic strategy for multicolor and functionalized applications”的综述论文，被选为当期封底文章。
本文重点关注结构色在防伪、显示、传感器和印刷等领域的应用（图1）。首先，讨论并比较了多种结构色制造方法，为选择适合各种应用场景的结构色提供设计指导。其次，本文剖析了结构色产生的物理机制及其在微纳光子学方面的设计原理，对五种典型的结构着色原理进行了比较分析，揭示了它们各自的优势和局限性。这一关键评估旨在简化从概念设计到实际应用的进程。然后，综述深入探讨了从人工结构到胶体晶体的结构色的新兴应用。以实际应用为基本导向，展示了当前设计策略的多功能性及其满足广泛功能需求的能力。
在结构色制备领域，从维度上可划分为从1D、2D到3D的演化进程，从制造方法上可分为自下而上、自上而下和二者相互结合的手段，其包括超表面、光子晶体、法布里珀罗空腔、等离激元共振和胶体晶体光子晶体等。以超表面为代表的结构色，具备色彩调控自由度高、信息密度大、色彩通道维度多的特点，广泛用于防伪和印刷，如图2所示；胶体光子晶体作为典型的自下而上结构色的代表，可以开发一系列响应性结构色器件，例如力响应、磁响应、热响应和电响应等，可以实现动态的结构色显示（如图3所示）。
图1 结构色的应用
图2 多通道结构色防伪
图3 响应性胶体光子晶体
总结与展望
该综述介绍了结构色领域近年来的发展概况，讨论了目前主流的应用场景，指明了未来发展应聚焦智能结构色器件开发、微纳结构数据库，完善从设计到加工的闭环链路并扩宽结构色应用场景。
该工作得到了陕西省自然科学基金(No. 2024JC-YBMS-291)和陕西省高层次人才特支计划项目(No. 2020-44)的支持。作者特此感谢火箭军工程大学的窦文辉教授在语言润色方面提供的支持和帮助。
OES编委Junsuk Rho教授在Opto-Electronic Advances（光电进展，SCI IF 15.3）上发表评论文章，高度评价该综述：
本综述通过总结结构色的制备方法和基本原理，为读者提供了一份全面的指南，帮助他们选择合适的策略，为理解结构色领域的研究现状提供了有价值的参考，并指明了该领域亟待解决的关键挑战。
Kang DY, Rho J. Structural color from basic principles to emerging applications. Opto-Electron Adv 8, 250051 (2025). doi: 10.29026/oea.2025.250051
研究团队简介
王龙 副教授
王龙，1989年10月生，湖南邵阳人，火箭军工程大学智剑实验室副教授，博导。主要从事光热调控技术、智能材料与结构、先进制造技术领域教研工作，主持和参加省部级以上课题32项。获省部级科技奖自然科学二等奖、中国发明协会发明创业创新一等奖、陕西高校科技研究优秀成果二等奖等奖项，发表学术论文110余篇，出版著作与教材4部，申报发明专利90余项（授权专利51项），获软件著作权9项。
吴小虎 研究员
吴小虎，主要从事辐射换热、太阳能光热利用、微纳光子学等领域的研究，发表学术论文200余篇。研究工作入选美国光学学会2020年度全球30项光学进展“Optics in 2020”，曾获国际传热传质中心Hartnett-Irvine Award。曾获中国青年五四奖章，全国“青马工程”科技班学员，山东省优青，山东省泰山学者青年专家，国际传热传质中心科学理事会成员，山东省青年科学家协会成员，全球前2%顶尖科学家、福布斯中国30位30岁以下科技精英（2021）、山东省省直机关优秀共产党员（2023）等多项荣誉。主持国家和山东省科研项目4项。授权发明专利3项，软件著作权5项，出版全英文专著1部。创办“热辐射与微纳光子学”微信公众号，致力于学术分享与传播。
黄又举 教授
黄又举教授于2019年9月组建纳米生物传感器关键材料团队，主要围绕纳米生物传感器中核心材料和关键科学问题，发展一系列新型纳米生物检测技术，并探索在体外医疗诊断的基础研究与产业化。团队主持国家和省部级项目30余项，包括10项国家自然科学基金。团队发表国际知名SCI期刊论文200余篇。团队负责人在Chemical Society Reviews，Science Advances，Advanced Materials，Advanced Functional Materials，ACS Nano，Biomaterials，Analytical Chemistry等期刊发表论文150余篇。主持国家及省部级项目20项，包括6项国家自然科学基金。入选国家自然基金委优秀青年、浙江省海外高层次人才引进计划、首届浙江省青年科技英才。
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