超表面制造取得新進(jìn)展

智能手機(jī)上凸出的后置攝像頭什么時(shí)候會(huì)過(guò)時(shí)？超表面的實(shí)現(xiàn)完全忽視了光的特性，有望將攝像頭鏡頭的厚度降低到傳統(tǒng)鏡頭的萬(wàn)分之一。然而，盡管取得了這一進(jìn)步，但由于生產(chǎn)成本高和工藝復(fù)雜等仍然存在挑戰(zhàn)。最近的研究揭示了一種具有水溶性的“模具”，提高了制造效率。

浦項(xiàng)工科大學(xué)機(jī)械工程系和化學(xué)工程系的Junsuk Rho教授和機(jī)械工程系的Joohoon Kim教授，以及高麗大學(xué)材料科學(xué)與工程系的Heon Lee教授組成的科研團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出了一種水溶性模具。

各種縱橫比結(jié)構(gòu)和超鏡頭圖示

通過(guò)其成功的應(yīng)用，他們成功地制造了一個(gè)無(wú)瑕疵的高分辨率和高縱橫比超表面。這些研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在Photon X上。

有兩種主要的技術(shù)用于生產(chǎn)超表面。電子束光刻涉及使用電子束繪制圖案，但成本高昂且制造速度慢。相比之下，納米壓印光刻采用雕刻模具來(lái)壓印所需的結(jié)構(gòu)，使其成為一種更經(jīng)濟(jì)、更快的方法。

這種方法有其自身的挑戰(zhàn)，特別是在從模具分離的過(guò)程中存在損壞結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)構(gòu)越大，損壞的可能性越高，這對(duì)實(shí)現(xiàn)必要的高分辨率和高縱橫比至關(guān)重要。

為了解決這些限制，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種水溶性納米壓印模具。他們采用了一種將模具溶解在水中的技術(shù)，而不是將結(jié)構(gòu)從模具中物理分離，從而消除了破壞結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。水溶性模具是用聚乙烯醇（PVA）制成的，這種柔性材料很容易溶解在水中。

此外，研究團(tuán)隊(duì)使用水溶性模具進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，成功制備了1cm面積的超透鏡。該超透鏡具有高分辨率和高縱橫比為10:1，允許它轉(zhuǎn)錄小于100nm的結(jié)構(gòu)。值得注意的是，該模具在可見(jiàn)光范圍內(nèi)保持了其功能。這種新方法提供了一種經(jīng)濟(jì)和快速的納米壓印工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率和高縱橫比的結(jié)果。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Junsuk Rho教授解釋說(shuō)：“這項(xiàng)研究代表了通過(guò)使用水溶性模具進(jìn)行納米壓印來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率和高縱橫比的一項(xiàng)成就。我希望這種方法與基于深紫外光刻的大面積模具制造技術(shù)相結(jié)合，不僅可以批量生產(chǎn)透鏡，還可以批量生產(chǎn)各種超表面。該研究進(jìn)展將為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且快速制造超表面鋪平道路?！?/p>