| 中国科学院理化技术研究所段宣明研究员领导的有机纳米光子学研究组与日本理化学研究所主任研究员、大阪大学教授河田聪博士领导的研究组组成的合作研究团队，近期在利用飞秒激光多光子纳米加工技术进行三维微纳结构制备的研究中获得重要进展，成功地突破光学衍射极限，实现了纳米尺度的三维金属纳米结构加工。 作为最有可能实现三维纳米结构加工制备的重要技术之一，近年来利用飞秒激光直写技术进行三维纳米结构加工，已成为一个广泛受到关注的研究工作。在近年来的研究工作中，研究团队利用基于非线性光学原理的飞秒激光多光子直写纳米加工技术，突破衍射极限，利用多光子聚合反应成功地获得纳米尺度加工分辨率(Appl. Phys. Lett., 2007, 90, 071106, 131106; 2008, 92, 091113)，并实现了功能性纳米复合材料的三维微纳结构加工(Adv. Mater., 2008, 19, 914)，得到了《自然》杂志评述(Nature, 2008, 532, 986)。 金属纳米材料与结构在电子信息、生物检测等多个领域有重要应用前景，但是，加工制备具有三维结构的金属纳米器件是国际上纳米科技研究开发的重要研究热点与难点。然而，在利用飞秒激光多光子三维纳米加工技术进行金属三维纳米结构加工的研究中，加工分辨率长期徘徊在微米至亚微米尺度范围，未能实现突破光学衍射极限的纳米尺度加工。针对利用飞秒激光多光子还原金属离子溶液制备金属纳米结构过程中所生成的金属纳米粒子在激光作用下易于生长成为大块晶体的问题，研究团队提出了在金属离子水溶液中加入表面活性剂，在多光子还原制备金属纳米粒子时，利用表面活性剂对金属纳米粒子生长的限制作用，获得三维金属纳米结构的思路。他们在硝酸银水溶液中选择添加了含有肽键的羧酸盐阴离子表面活性剂，发现在一定量的表面活性剂的作用下，使通过多光子光化学还原所获得的银纳米粒子尺寸，由未添加表面活性剂时的微米及亚微米尺度不均一分布，提高到平均尺度20纳米的较均一分布。由于银纳米粒子的尺寸可以得到了良好的控制，他们获得了仅为约激光波长六分之一的120纳米线宽的银纳米线，成功地突破光学衍射极限，实现了纳米尺度金属结构加工。研究团队进一步通过加工方法的研究，成功实现了三维金属纳米结构的加工。与此同时，激光加工所用功率由数十毫瓦降低到了一毫瓦以下，为进行金属纳米结构的多光束平行加工奠定了技术基础。该项研究工作成果近期发表在著名微纳米科学技术核心期刊《Small》网络版(DOI: 10.1002/smll.200801179 )。该研究工作所展示的任意三维金属纳米结构能力，使该技术具备了在电子纳米器件的三维金属布线与三维金属T型栅、人工介质材料、亚波长等离子光学器件、表面等离子生物传感器及太阳能三维纳米电极等的制备中获得广泛应用的可能性。 中国科学院、科技部国际科技合作计划与日本科学技术振兴机构对该研究工作给与了支持。 业务处 2009.5.6
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