納米科技的發(fā)展對納米結(jié)構(gòu)的高精度可控制備有較強(qiáng)的依賴性。三維納米結(jié)構(gòu)由于其具有更大的空間自由度、更豐富的物理特性和功能特性，在納米存儲、超材料、等離激元器件等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的微納加工技術(shù)（例如電子束直寫、聚焦離子束刻蝕和無掩膜曝光等）雖然可以在平面襯底上高精度地定義任意一維或二維的圖案，但在三維納米結(jié)構(gòu)的制備上依然存在諸多限制。所以，怎樣有效地構(gòu)筑三維納米結(jié)構(gòu)及其功能器件引起了眾多研究者的極大興趣。
圖1基于三層旋轉(zhuǎn)金納米光柵的線偏振旋轉(zhuǎn)器
近日，中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、光電材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的金崇君教授課題組發(fā)展了一種簡便、高效、普適的基于水溶性犧牲層輔助的納米轉(zhuǎn)印及三維組裝技術(shù)，將包含金光柵的納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至聚二甲基硅氧烷（PDMS）柔性襯底上。同時(shí)，通過自組裝單分子層調(diào)節(jié)PDMS/納米結(jié)構(gòu)以及納米結(jié)構(gòu)/目標(biāo)襯底之間的粘性，將納米結(jié)構(gòu)有效地從PDMS襯底轉(zhuǎn)印到目標(biāo)襯底上。最終，重復(fù)上述納米轉(zhuǎn)印過程進(jìn)行三維組裝，實(shí)現(xiàn)了大面積、無裂縫的三層旋轉(zhuǎn)金納米光柵結(jié)構(gòu)（見圖1a）。更進(jìn)一步，基于此三層旋轉(zhuǎn)金納米光柵結(jié)構(gòu)，他們在近紅外波段（2000-4000 nm）實(shí)現(xiàn)了高效率的寬帶偏振旋轉(zhuǎn)（見圖1b）。此外，該器件的總厚度僅為780 nm，使其作為集成光路組件成為可能。該研究表明，這種水溶性犧牲層輔助的納米轉(zhuǎn)印及三維組裝技術(shù)有望為三維納米結(jié)構(gòu)、亞波長光學(xué)器件的制備提供一個(gè)可能的解決方案。
該研究成果以題為“Layer-by-Layer Assembly of Three-Dimensional Optical Functional Nanostructures”的論文在線發(fā)表在ACS Nano 2019, 13, 5583?5590。 鄭超群碩士生和沈楊研究員為共同第一作者，金崇君教授為通訊作者。該研究已申請國內(nèi)發(fā)明專利 （CN 108528078A 2018. 09. 14），具有自主知識產(chǎn)權(quán)。本研究得到國家自然科學(xué)基金委、廣東省自然科學(xué)基金、廣州市科技計(jì)劃和光電材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的資助。
