受自然界中叶蝉等昆虫产生的“叶蝉体”启发，美国宾夕法尼亚州立大学的一个研究团队近日开发出一种新型高速生产平台，能够大规模合成与天然结构类似的中空多孔微颗粒。这项进展可能为光学涂层、传感材料等领域提供新的技术路径。相关成果已发表于《ACS纳米》期刊。

叶蝉体是叶蝉幼虫体表自然形成的复杂纳米结构，具有独特的防反射与紫外线吸收特性，能为昆虫提供伪装。研究团队负责人、机械工程与生物医学工程教授黄德星表示：“大自然是纳米制造的大师。叶蝉建造叶蝉体不是通过雕刻或雕琢，而是通过分子自组装和界面现象。”该团队借鉴了这一生物自组装原理，利用微流控芯片技术，使含有特殊聚合物的液滴在蒸发过程中自发形成均匀多孔结构，成功实现了仿生颗粒的高速合成。

共同作者、博士后研究员崔金率指出，新平台的生产速度可达每秒约14万个颗粒，这一效率提升使得大规模应用成为可能。崔金率表示：“由于许多潜在应用——从隐形斗篷的非反射表面到高表面积催化剂和传感材料——都需要大量精确设计的纳米颗粒，因此能够高速大规模生产这些复杂结构，使它们更接近商业用途。”

合成出的仿生颗粒展现出与天然叶蝉体相似的光学性能，能显著降低涂层表面在不同角度和波段的光反射。黄德星教授认为：“许多技术都依赖于对光线的精确控制。例如，难以应对眩光的相机和传感器、光线反射导致效率降低的太阳能电池板，以及需要可靠的防反射材料才能‘隐形’的国防光学器件，所有这些都能从能够显著减少反射的材料中受益。”

除了光学应用，这类仿生颗粒的中空多孔特性也使其在能源、催化乃至生物医学领域具有潜在价值。研究人员表示，下一步将致力于进一步提升该平台的生产规模，并探索其在具体技术场景中的应用潜力。

更多信息： 作者Jinsol Choi 等人，标题《受叶蝉启发的合成小球状体的形态发生和高通量纳米制造》，发表于ACS Nano(2025)。期刊信息： ACS Nano