多光子三维金属微纳结构加工基础研究

金属微纳结构在各种微纳器件中具有十分重要的作用，其加工与制造技术，特.别是三维金属微纳结构的加工与制备，对于近红外与可见波段人工超材料、高灵敏度化学与生物传感器、高集成度光电器件、太阳能电池三维纳米电极等前沿研究及高技术应用领域具有十分重要的意义。本项目以发展多光子三维金属微纳结构加工技术为目标，通过物理、化学、材料科学等相关学科的交叉与融合，探索基于非线性光学效应- - 多光子效应的纳米尺度多光子光化学还原反应控制原理，揭示多光子三维金属微纳结构加工中表面/界面效应与纳米尺度、纳米精度加工的尺度效应之间的规律，挑战多光子超衍射金属结构纳米加工的物理与化学极限，发展具有原创性的、超越光学衍射极限的三维金属微纳结构加工新方法、新工艺与新装备原理。本项目体现了纳米制造技术发展趋势与特点，致力于纳米制造中重要科学问题的解决与工艺技术的创新，符合"纳米制造的基础研究"重大研究计划的科学目标。

金属微纳结构在各种微纳器件中具有十分重要的作用，其加工与制造技术，特别是三维金属微纳结构的加工与制备，对于近红外与可见波段人工超材料、高灵敏度化学与生物传感器、高集成度光电器件、太阳能电池三维纳米电极等前沿研究及高技术应用领域具有十分重要的意义。本项目以发展多光子三维金属微纳结构加工技术为目标，通过物理、化学、材料科学等相关学科的交叉与融合，探索基于非线性光学效应——多光子效应的纳米尺度多光子光化学还原反应控制原理，揭示多光子三维金属微纳结构加工中表面/界面效应与纳米尺度、纳米精度加工的尺度效应之间的规律，挑战多光子超衍射金属结构纳米加工的物理与化学极限，发展具有原创性的、超越光学衍射极限的三维金属微纳结构加工新方法、新工艺与新装备原理。本项目体现了纳米制造技术发展趋势与特点，致力于纳米制造中重要科学问题的解决与工艺技术的创新，符合“纳米制造的基础研究”重大研究计划的科学目标。.在项目执行期，严格按照原来研究方案和技术路线开展研究工作，目前执行的方案是合理的和可行的。资金到位、设备配置以及经费的使用合理，一切按照原定研究方案和技术路线执行，研究结果达到并部分超过了预期目标。本项目拟解决的核心科学问题是超越传统光学衍射极限，利用激光直写技术实现纳米尺度金属结构加工。针对这一重大科学问题，本课题原创性地提出了光阱力与光还原同时作用下的双光束金属微纳结构还原方法,实现了高分辨力与高致密度并存的金属纳米线结构制备，利用激光直写加工技术获得了最小特征尺寸仅为28nm的金属纳米结构，这一结果是利用多光子加工技术制备金属结构所获得的最高分辨率，实现了光子束超衍射纳米加工原理与方法创新。.通过4年的研究，本课题提出并实现了具有原创性的纳米加工技术，发展了多光子加工工艺，扩展了多光子加工技术的应用领域，研究工作达到国际先进水平。在Appl. Phys. Lett., J. Mater. Chem. B, Opt. Express等国际著名杂志上，发表标注项目资助论文37篇，其中SCI论文34篇，申请专利11项，授权7项，其中美国专利1项，日本专利1项。出版英文专著“Novel Optical Technologies for Nanofabrication”（共著，Springer）和“Organic Nanophotonics”（编著，Springer）。