近期，同济大学测绘与地理信息学院郝彤教授团队关于跨介质电磁波调控的研究取得新进展，相关成果发表在自然系列杂志《通讯-工程》（Communications Engineering, 2026, doi: 10.1038/s44172-026-00645-0），题为“Achieving Wideband Wavefront Manipulation in Asymmetric Media by Phase-Engineered Metasurfaces with Near-Unity Transmission”。研究团队提出了一种宽带梯度惠更斯超表面的多级联级设计策略，将介质衬底作为关键新自由度，通过精确平衡传播相位（由介质厚度控制）和谐振相位（通过表面导纳调制），显著降低了传统方法对强金属谐振的依赖。该设计策略在不增加器件复杂度的前提下，实现了约13%的相对带宽，并在覆盖2π全相位范围内保持接近100%的透射率，同步实现了电磁波宽带阻抗匹配与跨介质波前调控，性能显著超越现有解决方案。通过数值模拟与实验验证，团队成功在跨介质（空气-干沙）系统中演示了跨介质宽带波束偏转与能量聚焦功能。该研究为开发高效宽带超表面建立了可扩展框架，在无损检测（如基础设施健康评估）、医学成像（如生物组织扫描成像）、高精度传感及6G通信等领域具有重要应用前景。同济大学博士研究生李晓静为本文唯一第一作者，郝彤教授为本文唯一通讯作者。李晓静同学是郝彤教授在同济大学物理科学与工程学院跨学科招收的博士研究生，该论文的发表体现了物理机理与测绘、地球物理实践应用的有机结合，具有跨学科强交叉的研究特性。该成果得到国家自然科学基金委面上项目和中央高校基本科研业务费专项资金资助。

图1 跨介质透射型超表面级联设计及窄带-宽带性能对比

图2 实验验证

图3 跨介质电磁波聚焦与发散调控

除此之外，该团队在微波领域和无损检测领域国际知名期刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques、NDT & E International上发表研究成果（doi: 10.1109/TMTT.2025.3592449,10.1016/j.ndteint.2024.103179），面向跨介质场景首次推导出透射型阻抗匹配超表面的厚度-带宽极限通用理论，并实验验证了超宽带超表面对提升被测介质内部目标体水平分辨率的积极作用。团队所提出的非共振/弱共振超表面单元选择和精准操控透射/反射相位与幅度的双层结构优化设计思路，为提升探地雷达的穿透深度与分辨率开辟新路径，对提升探地雷达高精度增强探测乃至通用无损检测领域高分辨率成像均具有指导作用。

上述成果是郝彤教授团队近年来在跨介质增强探测与智能解译领域的代表性成果，该团队在“智慧城市”、“应对全球变化”等国家战略领域持续开展跨学科强交叉技术攻关，以雷达为主要硬件平台开展多尺度跨介质增强探测与智能解译新技术探索研究与成果应用。