微納制造技術的快速發展為納米光子器件、光學電路、光電探測器等提供了多樣的設計和應用空間。高度集成化器件需要在復雜表面上構筑精細微納結構。作為光學接口的3D波導納米結構是納米光子應用的基本互連單元,光子元器件被集成在芯片的有限區域乃至復雜曲面上。因此,在曲面上實現具有精確形貌和組分微納米結構的設計與制造,對于新型結構光電器件的發展具有重要意義。

曲面印刷微納結構光子器件

圖1 曲面印刷微納結構光子器件

最近,在國家自然科學基金委、科技部、北京市科委和中國科學院的大力支持下,中國科學院化學研究所宋延林研究員課題組,與蘇黎世聯邦理工大學合作,通過完全非光刻的微米模板在復雜曲面印刷制備了單納米顆粒精度的微納米結構,結合格子 Boltzmann模型理論,分析了曲面液體內Laplace壓差引導納米顆粒的組裝行為,并驗證了曲面光子器件的光波導及光致發光特性。該研究提出了一種完全非光刻的納米印刷曲面微納結構策略,闡明了納米粒子在彎曲液體介質中組裝的調控機制以及曲面光子器件的工作原理,建立了一種簡便制備微米精度柔性印刷模板的通用方法。基于納米粒子組裝的光子結構展示了曲率依賴的多波長傳輸和發射特性,在光子通信和彩色全息圖中具有廣泛的應用前景。這種完全非光刻的曲面印刷策略,還可以通過多次套印的方式實現多種材料納米結構的有效構筑,將其功能從平整表面擴展到復雜曲面,為復雜空間環境中的光子操縱和信息傳播提供了基礎。

研究成果發表于近日出版的Angew. Chem. Int. Ed.(2020, 59, 14234 –14240)。通訊作者是宋延林研究員和蘇萌副研究員,第一作者是蘇萌副研究員和蘇黎世聯邦理工大學秦飛飛博士。

來源:化學所

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202007224