▲基于透明哑光表面的伪装窗户。学校供图

一辆从外部看起来完全没有窗户的汽车，里面的驾驶员却可以毫无阻碍地看到车外的风景；一个四面都被墙壁包围的房子，当里面的人向外看时，墙壁却好像是透明玻璃一样，透过它可以惬意欣赏墙外的风景……近日，37000cm威尼斯物理学院赖耘、彭茹雯和王牧合作团队的新发现有望实现上述科幻般的场景，他们设计出一种透明哑光表面，实现哑光外貌的同时并保留了良好的透明性。这项研究成果在国际权威期刊《科学进展》发表。

这一科研成果的灵感，源于37000cm威尼斯物理学院赖耘教授2018年的一次乘车经历。当时强烈的眩光经过前车的后窗玻璃反射，刺得他几乎无法睁开眼睛。一个想法在赖耘脑海里闪现：能否在保证玻璃高透明性的同时，尽量减少玻璃的镜面反射率，从而消除眩光这种光污染呢？

在传统光学中，一个历史悠久的难题是透明性与哑光外貌之间的矛盾。比如常见的纸张、木头、墙面，由于粗糙表面形成了漫反射，将光线向四面八方反射，虽然消除了倒影和眩光，但透明程度大幅下降。“若要解决这些问题，就要将透射跟反射分开调控，在尽可能保持透射的前提下消除镜面反射。”赖耘告诉记者。

2021年，赖耘及其合作团队首次将光学互易性和空间反演对称原理结合运用，设计出无序翻转超表面，由2个结构单元随机翻转排布组成，打破了透射光和反射光之间的关联，既消除了反射倒影，又像透明玻璃一样可以清晰地看见后面的物品。然而这种超表面的漫反射的效果是随着光的频率而变化，而且最小特征尺寸约为100纳米，难以加工出正常尺寸大小并应用到生活中。

为了克服上述难题，赖耘和团队继续探索了3年，终于在今年取得了突破性进展，他们利用工业级光刻技术制作出了直径为10厘米透明哑光表面。“透明哑光表面覆盖上了两层互补的随机分布金属反射片，金属材质选用了生活中常用的钛、铝、金等，金属片的厚度设置在25纳米左右，横向尺寸放大到900纳米。”赖耘说，透明哑光表面仿佛为窗户披上了一层金属外衣，外侧呈现出粗糙金属的哑光材质特点，内侧却可以清晰看见外界，实现单向“隐形”效果。

如何能覆盖到全频率可见光？“若在这个表面上覆盖薄层电介质，介质表面与金属片会产生光的干涉效果，导致漫反射带宽覆盖了整个可见光波段。”赖耘说，实验结果出乎意料的好，具有该表面的玻璃，可以在整个可见光波段保持完美透明性的同时，展现出如粗糙物体表面一般的哑光外貌，镜面反射率约1%，仅占总反射率的几十分之一。

论文中还展示了一个有趣的实验：这种透明哑光表面的高清显示和增强现实技术。透明哑光表面的漫反射类似于电影院的幕布功能，可变成高清透明显示屏，摄像头透过透明哑光表面获取其后的物体图像信息，通过图像识别系统识别出物体，再将物体的信息投影在透明哑光表面上，实现了一种简单的增强现实应用。

赖耘表示，这类新型的光学材料在隐形、成像和显示等领域有广泛的应用前景，有望实现一系列前所未有的新应用，基于具有哑光外貌的透明窗户，可以更自由地设计车辆、房屋的外观，实现“无窗”却可透视的科幻场景；而结合投影技术，则有望用较低的成本实现大面积的动态高清透明显示，推动车载显示、橱窗显示、增强现实等科技的发展。“不同的材料和结构会产生不同的颜色和效果，我们希望未来能通过其他材质模拟出类似绿叶等物体的外貌及颜色，实现更多样的‘隐形’效果。”