納米復(fù)合材料三維微納加工可制備微型發(fā)光器件

納米復(fù)合材料三維微納加工可制備微型發(fā)光器件 
          2008年2月21日，《自然》雜志一期Research Highlights欄目（Nature, Vol. 451, p868, Feb. 21, 2008）以“Lithography: Luminous Lizards”為題報道了*理化技術(shù)研究所利用多光子納米加工技術(shù)進行納米復(fù)合材料三維微納結(jié)構(gòu)加工研究取得的進展。相關(guān)論文于2008年1月30日發(fā)表在《先進材料》雜志網(wǎng)絡(luò)版（Adv. Mater. doi:10.1002/adma.200702035）。
 
    由于受到傳統(tǒng)光學(xué)理論衍射極限的限制，利用普通光刻技術(shù)難以進行納米尺度三維加工。基于非線性光學(xué)原理的多光子技術(shù)為突破衍射極限獲得納米尺度加工分辨率提供了新的途徑和方法。在*科學(xué)儀器創(chuàng)新研制項目的支持下，中科院“百人計劃”入選者段宣明研究員帶領(lǐng)有機納米光子學(xué)研究組全體人員，自主研制成功了“納米光子學(xué)超精細(xì)加工系統(tǒng)”。他們加強與國內(nèi)外大學(xué)、研究機構(gòu)合作，利用近紅外波長的飛秒激光直寫技術(shù)，通過對加工方法的深入研究，實現(xiàn)了納米尺度的加工分辨率（Appl.Phys. Lett.,2007, 90, 071106, 131106; 91, 124103），受到國內(nèi)外科研人員廣泛關(guān)注。同時開展了加工材料的功能化及納米結(jié)構(gòu)性能研究工作，在利用含有熒光染料的材料所加工的三維納米線結(jié)構(gòu)中觀察到了激射現(xiàn)象（Appl. Phys. A, 2007, 89, 145）。
 
    半導(dǎo)體納米材料具有*的光、電、磁性能。由于在多光子三維微納結(jié)構(gòu)加工中常用的光刻膠具有高粘度特性，難以將預(yù)先合成的納米材料均勻分散。段宣明研究員首先提出了利用含有納米材料前驅(qū)體的組分制備的光刻膠進行三維微納結(jié)構(gòu)加工，再通過原位合成納米復(fù)合材料的方式實現(xiàn)納米復(fù)合材料的三維加工思路，先后制備出二氧化鈦納米復(fù)合材料（Thin Solid Films, 2004, 453, 518）及硫化鎘納米復(fù)合材料的三維光子晶體（Appl. Phys. A, 2007, 86, 427; 被雜志主編選為Invited Paper發(fā)表），并觀察到納米復(fù)合材料生成可增強光子帶隙效應(yīng)。
 
    為此，研究團隊進一步通過調(diào)節(jié)光刻膠中的交聯(lián)劑量控制光固化后的高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度，實現(xiàn)了原位合成的硫化鎘納米粒子的尺寸控制，所獲得的納米復(fù)合材料的熒光發(fā)光波長在450納米至530納米之間范圍可調(diào)（Chem. Lett. 2007, 36, 156）。在上述工作基礎(chǔ)上，利用上述納米粒子尺寸可控原位合成技術(shù)與多光子三維微納結(jié)構(gòu)加工技術(shù)，制備出了包括具有多種顏色熒光的細(xì)胞尺寸三維微米牛等多種三維微結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)在尺寸較小部位具有較強的發(fā)光強度。《自然》雜志在Highlight中指出，上述動物造型在原理上證明，此方法可被用于制備微型發(fā)光器件。
 
    研究團隊受邀為《科學(xué)通報》“飛秒激光物理、技術(shù)與應(yīng)用專題” 撰寫上述相關(guān)研究述評，并被選為封面文章發(fā)表    

    *、國家自然科學(xué)基金委及日本科學(xué)技術(shù)振興機構(gòu)（JST）給予研究團隊大力支持。