劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）研究团队通过优化设计并3D打印出微米级螺旋结构，成功研发出适用于太赫兹频率的光学功能材料，为下一代通信、无损检测及化学/生物传感领域填补了关键技术空白。这种3D打印螺旋结构能稳定产生圆偏振太赫兹波束，当其排列成图案化阵列时，可构成新型"手性二维码"系统，用于高级加密与解密。发表于《先进科学》的这项研究，首次完成了针对太赫兹频率螺旋结构的全参数化分析，并展现了高精度3D打印技术在制造功能性太赫兹器件方面的潜力。

太赫兹频率既是5G及未来6G通信的基础，又可作为X射线与伽马射线的非电离替代技术，同时还能获取其他波长无法探测的化学与生物特征谱。然而传统波片等光学元件在该频段难以实现。为此，研究团队聚焦于能产生圆偏振波束的四分之一波片器件。

项目负责人、材料科学部科学家劳伦斯研究员崔元振（音）指出："超材料是通过优化几何结构在太赫兹频段产生圆偏振波束的最有效途径，因为当前尚无适用于如此长电磁波长的光学晶体可用。"

生物探测与安全加密双重突破
圆偏振引入的手性特性是DNA、蛋白质等生物分子的核心属性。在太赫兹波段，这种特性使得研究更大原子团簇和长程分子振动成为可能，为疾病识别与危险物质检测开辟新途径。研究团队采用双光子聚合3D打印技术，精准制造出与太赫兹波长尺度完美匹配的优化螺旋结构。材料工程部工程师夏晓星（音）解释道："太赫兹频率约300微米的波长恰是双光子聚合技术的'甜点区'，我们能够在这个尺度上自如创建任意几何结构并实现精准控制。"

通过仿真驱动优化，LLNL研究人员展示了宽带太赫兹活性与稳定的圆偏振特性。他们还将左旋与右旋螺旋阵列组合，首次实现通过相位而非亮度编码信息的"手性二维码"。崔元振描述道："如果将黑色像素设为右旋、白色像素设为左旋，就能实现像素化编码。"这种二维码需在特定偏振态与频率下才能识别，为医疗、金融及军事领域提供了兼顾快速扫描便利性与加密安全性的全新解决方案。