伊利諾(nuò)伊大學香檳分校的研究(jiū)人員已經開發出一種簡單的方法,用來製造(zào)超薄(báo)光學平板。新(xīn)方法利用簡單的(de)腐(fǔ)蝕,而無需使(shǐ)用酸或危險的化學蝕刻(kè)劑。
  “我(wǒ)們使用(yòng)極大地簡化了的設計迭代步驟的方法,讓我們自己動手製作光學器件成為現實,”基(jī)馬尼·圖森特解釋說道,他是機械(xiè)科學與(yǔ)工程學的副教授,這項發表在本周《自然通訊》Nature Communications雜誌(zhì)上的研究就是在他的帶(dài)領下完成的。 “這種過程(chéng)結合納米結構的模板,可用於創(chuàng)建許多不同類(lèi)型的光學部件,而在每次製作新(xīn)的光學部件時無需進入一個潔淨室製作新的(de)模板。
  “近年來,由於在科技創新和(hé)社會廣泛的基礎科學和工程興趣的推動促進下,幫助了自己動(dòng)手組建開發(DIY)的加快發展,尤其是低成本的微控製器板,”杜(dù)桑提到。 “簡化和減少基本的設計和製造的步驟是DIY的主要吸引力,但通常是以質量為(wéi)代價的。我們(men)提(tí)出等離子體輔助的蝕刻作為一(yī)種擴展DIY的主題延伸(shēn)到光學上(shàng)的方法,而隻用有適度(dù)的質量折損,具(jù)體地(dì)講,這將會實現平麵的光學部(bù)件的桌麵式(shì)製造。”
可實現光學器件桌麵生產的新型納米技術
  “我們的方法是通過(guò)簡單的改變表麵的方法,以及金屬納米天線的電場增強的性能,使用衍射(shè)光學元(yuán)件的進行直觀的設計,這是典型的表麵元的(de)搭積木方式,”陳浩說,他之前是圖森特實驗室的博士(shì)後研究員和並(bìng)且是論文的第一作者,“針對自己動手開發的平麵光學部件,用等離子進行輔助蝕刻。”
  根(gēn)據陳浩(hào)的觀點,利用激光掃描模板,一個有金支柱支持的領結型納(nà)米天線2D陣列(具(jù)有80×80平方微米的區域),這部分被(bèi)浸沒在水中,在顯微鏡下進行觀(guān)察。光與物質進行相互作用,通過納米天線進行增強,產生強烈的熱效(xiào)應。
  其結果是,該納米天(tiān)線(xiàn)的金層與玻璃基板將經曆熱膨脹對抗(kàng)其粘合。利(lì)用一定量的光(guāng)功率,熱(rè)膨脹提供的力可以(yǐ)使金層脫離基底,從而達到蝕(shí)刻金屬的目的。
  “總體而言,在潔淨室的工作量將會(huì)大大減少,”陳浩表示。“一旦模板準備就緒,它像紙,利用傳統的激(jī)光掃描光學顯微鏡,你可以在'畫布(bù)'上(shàng)'畫'出你需(xū)要(yào)使用的光學元件。”
  這項研究演示了各種(zhǒng)超薄材料的製作(其特征尺寸小(xiǎo)於(yú)光波長),以及在同一模板的平麵光(guāng)學部(bù)件的製造。由研(yán)究人員製造的特定的(de)光學元件包括一個焦距約為150微米的平麵聚焦透鏡(也(yě)被稱為菲涅耳帶片),一個衍射光柵和一個全息轉換器(qì),可以給標(biāo)準(zhǔn)光束賦予角動量。
  據(jù)研究人員介紹,這種(zhǒng)平麵光學腐蝕的方法和專門的模板(bǎn),也可以用於粒子的優先捕(bǔ)獲和排序,以創建所謂的(de)“沒有圍牆”的光流體通道。
  圖森特指(zhǐ)導(dǎo)著這個伊利諾伊大學機械科學與工程學(xué)係的探(tàn)針實(shí)驗室。除了圖森特和陳浩,研(yán)究的共(gòng)同(tóng)作者還包括研究生丁青,前研究生阿卜杜勒和伊(yī)利諾伊大學機械科學與(yǔ)工程的教授哈雷·約翰遜。