随着数字化与智能化浪潮席卷全球，色彩生成技术的革新已成为显示、印刷与信息安全领域的核心竞争赛道。华东师大朱晓龙研究员团队利用智能算法实现全彩超分辨等离激元结构色像素及凯时官方平台显示，显示器件分辨率突破8000K（对比主流电视8K分辨率），达到接近光学衍射极限的终极清晰度！

该研究成果以“Dynamic Plasmonic Full-Color Generation via Machine Learning and Liquid Crystals”为题，于2025年2月2日在线发表于Laser & Photonics Reviews，并以超分辨像素组合的方式呈现华东师大的流量明星“小花狮”。

图1：Laser & Photonics Reviews刊发华东师大朱晓龙研究员团队最新研究成果

借助机器学习算法对纳米结构进行智能优化设计，研究团队成功地挑选出所需色彩对应的纳米结构，并精心制备出微型化、高分辨率（85000点数每英寸）的色彩像素。为验证其实用性，研究团队利用该方法复刻了华东师范大学吉祥物“小花狮”图案及华东师范大学英文字母缩写。通过改变的偏振角度及不同偏振组合，在微米尺度上打印的小花狮图案精确再现了复杂色彩与细节层次，证明了其在超高分辨率印刷与显示器件中的卓越性能，实现从艺术到科技的无缝衔接。

图2.全彩超分辨等离激元结构色“小花狮”及华东师范大学英文字母缩写

对此，朱晓龙研究员介绍道，“等离激元色是一种由表面等离激元共振导致的结构色。它依赖于纳米结构与光之间的相互作用，通过调控纳米结构的形状、尺寸和排列等，可以产生特定的颜色。与传统的彩色显示技术相比，等离激元颜色具有色彩鲜艳、高分辨率、耐久性等优点，近年来得到了广泛的应用。随着纳米制造技术的进步，丰富多样的等离激元纳米结构被陆陆续续地提出。然而，对于简单且易于制造的纳米结构实现等离激元色彩像素的动态调控及等离激元全彩色库的构建仍是个挑战。我们团队在等离激元显色研究领域已然深耕十多年，一直致力于解决行业存在的痛点问题。”

“传统等离激元色彩生成技术常依赖金、银等贵金属，成本高昂。该研究利用低成本的铝材料设计了一种具有低旋转对称性的双孔纳米结构。通过调控双孔分离的微小距离、纳米结构周期等参数，实现了等离激元共振位置的调控。继而，经过不同偏振光的选择激发，研究团队成功实现了丰富的等离激元全彩色，并经由不同偏振组合作用下，更是显著扩展了可用色彩范围，突破了传统方法中色彩范围狭窄的瓶颈。”

除此之外，该研究通过结合机器学习算法与电响应凯时官方平台技术，成功实现了基于等离激元纳米结构的动态全彩生成，为实时色彩调控及凯时官方平台显示提供了全新解决方案，更为下一代显示技术、光学安全设备及数据存储等领域的发展注入创新动能。

图3. 偏振依赖的铝双孔纳米结构等离激元色

图4. 机器学习辅助等离激元图案生成。a，CIE 1931色度图；b，RGB颜色中被优化以后的红色最优解；c，小花狮图案的SEM图；d，放大区域的SEM图；e，在不同线偏振下，华东师范大学英文字母缩写和小花狮图案的显微光镜图；f，不同偏振组合下，英文字母缩写和小花狮图案的显微光镜图

为增加色彩动态调控的自由度，研究团队将电响应凯时官方平台材料与铝纳米结构集成，通过外部电场改变凯时官方平台分子排列，从而实时动态调制等离激元共振特性。实验表明，该纳米级凯时官方平台显示技术可在毫秒（ms）时间内实现彩色高刷，且具备优异的可逆性与稳定性。这一突破不仅为超分辨高刷新率显示器件、智能变色玻璃等场景提供了全新方案，更在光学防伪、动态数据存储等领域展现出巨大潜力。

图5. 凯时官方平台动态调控等离激元色。a，凯时官方平台电调装置示意图；b，“E”字样结构的SEM图；c，放大区域的SEM图；d，在不同偏振下，未加凯时官方平台材料的样品光镜图；e，不同偏振下，凯时官方平台在不同电压调制下的样品光镜图

该研究成果华东师大为唯一完成单位，华东师大本科毕业生李可欣（课题组前成员，现美国克莱姆森大学博士生）和课题组博士生元双秀为论文的共同第一作者，朱晓龙研究员为论文的通讯作者。研究工作获国家自然科学基金等支持，并得到了华东师大公共创新服务平台电镜中心和微纳加工中心等平台的帮助。

附：

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202401979