大理泡沫板胶 “内爆雕刻”技术可在三维材料内精确刻写结构

美国麻省理工学院（MIT）研究团队开发出种名为“内爆雕刻”的新型纳米制造技术大理泡沫板胶，可在三维材料内部精确刻写结构。该技术加工精度优于100纳米，并成功制造出可用于可见光计的微型三维光子器件，为可见光计和速光学处理提供了新的制造案。相关成果发表于新期《自然·光子学》杂志。

可见光的波长在380至750纳米之间，要操控可见光，关键在于制造尺寸小于可见光波长的纳米结构，通常要求优于100纳米的加工精度。遗憾的是，现有三维制造技术尚未达到这精度。双光子光刻技术虽能制造三维结构，但分辨率不足；而电子束光刻精度虽，却只能在硅片表面形成二维结构，难以实现真正的三维制造。

在MIT团队此前提出的“内爆制造”概念基础上，此次研究发展出“内爆雕刻”新法。该法先将种水凝胶浸入光敏染料，再用激光照射指定位置。激光会激发染料产生活氧分子，切断局部化学键，从而在材料内部形成精确空穴。完成雕刻后，再通过离子溶液处理和临界干燥，使水凝胶在长、宽、三个向上均收缩至原尺寸的1/10以下，终总体积减少到原来的1/2000大理泡沫板胶，原本约800纳米的三维特征结构被压缩到不足100纳米。

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为了展示该技术的灵活，研究团队制造了多种三维结构，PVC管道管件粘结胶包括螺旋体以及受蝴蝶翅膀启发的结构。其中些结构薄且宽比（即又细又），传统双光子光刻法稳定制备。

作为概念验证，团队还展示了种能完成简单数字识别任务的光子器件。实验中，输入数字图案后，光线穿过内部多层空穴结构时发生衍射，终在不同位置亮起，从而识别数字。这过程不依赖电子元件，而是由光在器件中的传播完成，相当于构建了种纯光学计系统。

团队认为，这项技术的价值不仅在于提了加工精度，在于可在材料内部数百万个微小位置调控光学特，并结度学习法优化设计，为新型光学器件开发提供大自由度。该技术可用于筛查液中的循环细胞，还有望应用于通量病理成像、活检组织分析以及三维纳米流体芯片制造等域。（记者张佳欣）

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