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飞秒激光直写三维无机纳米结构研究获进展

  近年来,三维(3D)无机纳米结构的精确可控制备技术是研究热点,在航空航天、微电子器件、量子芯片、太阳能电池和结构材料等领域具有重要作用。无机材料前驱物容易结晶,导致难以一次性直接制备3D无机微纳结构。激光3D打印技术是制备三维无机微结构的重要手段之一,但在制备无机微结构时,其特征尺寸和加工分辨率受到材料和光学衍射极限的限制,难以实现纳米尺度制备。器件的微型化、集成化和3D立体化,对3D无机纳米结构的特征尺寸提出了越来越高的要求,发展超衍射3D纳米光刻技术,制备具有纳米特征尺寸的3D无机结构成为亟待解决的问题。
  近日,中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心有机纳米光子学实验室研究员郑美玲团队联合暨南大学教授段宣明团队,在飞秒激光超衍射纳米光刻技术制备3D无机纳米结构研究方面取得了新进展。科研团队以波长为780 nm的飞秒激光(重复频率为80 MHz,脉冲宽度为120 fs)作为光源,突破光学衍射极限的限制,在无机光刻胶HSQ(氢倍半硅氧烷)中获得了仅为激光波长三十分之一(λ/ 30)的26 nm光刻特征尺寸,并制备出具有优异的耐高温和耐溶剂性能的3D无机微结构。此外,研究还利用飞秒激光超衍射纳米光刻技术构筑了多种基于无机纳米结构的光子学微器件和仿生微结构。相关研究成果以λ/30 Inorganic Features Achieved by Multi-Photon 3D Lithography为题,发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。
  HSQ是一种无机光刻胶,作为典型的电子束光刻胶被广泛应用于微纳器件的图形化。由于其本征吸收波长短(探索了阈值效应对飞秒激光超衍射纳米光刻技术加工的HSQ微结构特征尺寸的影响规律。随着HSQ同时吸收光子数的增加,有效光强分布曲线变得越来越窄,同时越来越陡峭。当飞秒激光的能量逐渐逼近阈值能量时,会得到具有极小特征尺寸的HSQ结构。研究人员剖析了激光能量、扫描速度和扫描方式等加工参数对特征尺寸的影响规律,通过精细调节激光的加工参数,得到了自支撑的33 nm 和26 nm HSQ纳米结构,实现了λ/30的特征尺寸,为基于HSQ微结构的新型无机纳米器件的研究奠定了基础。
  进一步,研究运用该技术构筑了HSQ3D微结构,并探究了其耐热性能。利用飞秒激光加工HSQ双层网格3D微结构,该网格结构由纳米尺度HSQ线条组成。将该无机3D微结构分别加热到400 、500  和600 ,扫描电镜结果表明加热至400 引起上述3D微结构的轻微收缩,进一步加热到600 ,上述3D结构没有发生坍塌或严重变形现象,组成该3D微结构的纳米线条也未发生断裂,很好地保持了3D微结构的完整性。结果表明,飞秒激光超衍射光刻技术加工的HSQ3D无机微纳结构能够承受600 的热处理,具有良好的耐热性能。
  研究还利用该技术构筑了HSQ仿生结构色和光学微器件菲涅尔透镜。模仿自然界蝴蝶翅膀的多层堆叠结构制备了"HSQ-空气-HSQ"的周期性3D堆叠结构,该结构在可见光范围内具有明显的结构色。经过600 的加热处理,该结构色没有消失,而是发生颜色的蓝移,展示出优异的耐热性。针对基于HSQ同心圆环的微型菲涅尔透镜,在对532 nm激光束进行聚焦时,得到半峰宽仅为0.76 微米的聚焦光斑,展示出优异的光束聚焦能力。将上述HSQ微型菲涅尔透镜加热到400 ,其聚焦能力没有发生明显变化,聚焦光斑的半峰宽仅仅增加到0.8微米,表明该微型菲涅尔透镜具有良好的耐热性能。进一步将热处理的HSQ微型菲涅尔透镜浸泡在常见的化学试剂中发现,微型菲涅尔透镜经化学溶剂处理后聚焦性能没有明显变化,甚至对98%的浓硫酸也展示出良好的耐受性。HSQ微结构表现出优异的耐热性和耐溶剂性,为飞秒激光直写适用于严苛环境的无机微纳结构和功能器件奠定了基础。
  研究团队充分利用近红外波长飞秒激光的非线性光学效应,实现了3D无机纳米结构的构筑,为3D复杂微纳结构的制备提供了高效、便捷的技术途径,有望进一步拓展3D无机微纳结构在涉及微电子、光学和生物等领域的应用。
  研究工作得到国家重点研发计划"纳米科技"重点专项、国家自然科学基金、北京市自然科学基金和中科院国际伙伴计划等的支持。
  图1.飞秒激光直写无机纳米结构的光场分布示意图
  图2.飞秒激光直写的3D HSQ双层线条阵列结构的耐热性研究
  图3.飞秒激光直写的具有耐热性和仿生结构色的HSQ双层阵列结构
  图4.飞秒激光直写具有耐热性和耐溶剂性的微型菲涅尔透镜器件

芯片圈变天了!英伟达推出首个数据中心CPU,狂捧Arm生态芯东西4月13日报道,今日凌晨,一年一度影响人工智能及高性能计算技术盛会NVIDIAGTC如期而至,这是GTC大会继去年后第二次在线上举行。NVIDIA(英伟达)创始人黄仁勋依然穿戴森是一家科技公司么?我们和戴森创始人聊了聊戴森的产品从来不缺话题度,每次遇上新产品发布,社交媒体上都会出现大范围的讨论。人们对于戴森的观点不一,但也许至少可以达成一个共识,那就是跟同类产品比起来,它有那么一点不一样。这种独吓趴比特币!拜登对富人加税,最高43。4,激发美股抛售?新近曝光的细节显示,不止是面向企业,拜登政府还计划针对高收入人群大幅增税,资本利得税总体税率可能高达43。4。加税计划的消息传出后,美国股市短线跳水,三大美股指盘中均跌超1,标普创教培机构大洗牌每月关闭几百家,数千亿市值灰飞烟灭五一假期最后一天晚上,张丽的心情瞬间被一条微信和一封致家长信拉到了谷底。微信是米卡英语的老师发来的,并附上了一封没有加盖培训机构公章的致米卡英语家长的一封信,大意是,米卡英语无力经按下举报键后,教培机构深陷一连串的惊悔怕我手下的人都被裁掉了,想到他们就会难过,怕他们怀疑自己,更怕他们恨我。8月5日,字节教育宣布大裁员,何媛不知道怎么跟他们解释,因为也没有人向她解释。好在公司许诺了N2的补偿,大家离又一零部件技术空白被填补!这个部件终于开始国产化了轴承是机械设备中不可缺少的零部件,它的主要作用是支撑机械旋转体,降低摩擦系数,并且保证回转精度。别看轴承体积小,却包含了众多学科领域的知识,可以说是集材料科学热处理技术数控技术以及钻头还分颜色?它们有什么区别?怎么选择才好在机械加工中,孔加工约占其加工总量的15,其中的钻孔约占整个孔加工的30。相信工作在钻孔一线的金粉们对于钻头的了解不会很陌生。采购钻头时,会有不同材质不同颜色的钻头,那么不同颜色的华为又一底牌!将发布操作系统欧拉据华为官方微信消息称,9月25日,华为将全新发布操作系统openEuler欧拉。日前,任正非表示,欧拉正在大踏步地前进,欧拉的定位是瞄准国家数字基础设施的操作系统和生态底座,承担着计件加工,零件轻微碰伤被罚2000元,员工表示不服气企业管理,无规矩不成方圆,但是规矩过于严格,大部分员工是接受不了,员工慢慢就会产生不服心理状态,然后带着委屈辞职。干数控的员工大部分都是要养活一家老小,长年无休,每晚加班,到手中6详解特效组关于美国队长2中猎鹰特效制作思路和过程及数字替身的实现猎鹰视频特效在文末欣赏全速飞行的猎鹰动作在天空母舰片段的多个场景当中,Wilson穿着他的猎鹰装备大显神通。创新ILM实现了Falcon,结合了绿幕的钢丝片段和数字替身生成。对于猎数控车床编程实例大全,温故而知新直线插补指令G01数控编程直线插补指令G01数控编程零件图样3305N1G92X100Z10(设立加工工件坐标系,定义对刀点的位置)N2G00X16Z2M03(移到倒角延长线,Z轴
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