超材料(Metamaterial)通常指的是通過人工設(shè)計(jì)制造的具有自然界中并不存在的特殊性質(zhì)的材料。它作為一門新興的學(xué)科興起于本世紀(jì)初,并逐漸成為一門重要的交叉學(xué)科。由于超材料在諸多方面表現(xiàn)出的奇異特性,使得它成為未來新興材料的重要研究方向。但是在如何實(shí)現(xiàn)超材料的實(shí)際應(yīng)用中,面臨的一個(gè)重要難題就是缺乏可控的制備三維微納米結(jié)構(gòu)的方法。
近日,合肥光源用戶合肥微尺度國家研究中心

圖1 三維超架構(gòu)的可控制備過程及多種形貌的三維超結(jié)構(gòu)的SEM圖像
在研究過程中,該團(tuán)隊(duì)借助合肥光源紅外譜學(xué)和顯微成像線站(BL01B)的高亮度紅外顯微譜學(xué)技術(shù),對(duì)不同結(jié)構(gòu)的三維微納米超結(jié)構(gòu)進(jìn)行了其微區(qū)透射反射譜的測(cè)量,獲得了圖案形貌對(duì)不同光波段的響應(yīng)特性。研究發(fā)現(xiàn),利用這種方法制備的豎直方向納米劈裂環(huán)對(duì)其高度值具有明顯的線性響應(yīng)關(guān)系,但是對(duì)周期大小的響應(yīng)不明顯。通過使用高精度對(duì)準(zhǔn)技術(shù),該團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了在豎直劈裂環(huán)上不同位置的精確開孔,從而得到了光學(xué)響應(yīng)完全不同于普通豎直納米劈裂環(huán)的超結(jié)構(gòu)。在此超結(jié)構(gòu)中研究者發(fā)現(xiàn)了類似于法諾響應(yīng)的譜學(xué)形貌,該特性可能在高靈敏光學(xué)探測(cè)方面具有重要應(yīng)用。
相關(guān)研究成果以“Fabricating 3D Metastructures by Simultaneous Modulation of Flexible Resist Stencils and Basal Molds”為題在線發(fā)表在《Advanced Materials》上。

圖2 不同形貌的豎直納米劈裂環(huán)的光學(xué)相應(yīng)特性的紅外顯微反射譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202002570