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    2008年2月21日，《自然》雜志最新一期Research Highlights欄目(Nature, Vol. 451, p868, Feb. 21, 2008)以“Lithography: Luminous Lizards”為題報(bào)道了中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所利用多光子納米加工技術(shù)進(jìn)行納米復(fù)合材料三維微納結(jié)構(gòu)加工研究取得的進(jìn)展。相關(guān)論文于2008年1月30日發(fā)表在《先進(jìn)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(jìn)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。在中國科學(xué)院科學(xué)儀器創(chuàng)新研制項(xiàng)目的支持下，中科院“百人計(jì)劃”入選者段宣明研究員帶領(lǐng)有機(jī)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(qiáng)與國內(nèi)外大學(xué)、研究機(jī)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(shí)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(shí)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)體納米材料具有獨(dú)特的光、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(jìn)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(shí)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(qiáng)光子帶隙效應(yīng)。

 

    為此，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)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(shí)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(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度。《自然》雜志在Highlight中指出，上述動(dòng)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(tuán)隊(duì)受邀為《科學(xué)通報(bào)》“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(科學(xué)通報(bào) 2008, 53, 2-13)。

 

    中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委及日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)(JST)給予研究團(tuán)隊(duì)大力支持。