利用水溶性模具推进超表面制造
发布时间：2023-08-17 10:32:24 阅读数： 105
通过水溶性纳米压印技术转录的各种高宽比结构和大面积金属透镜。资料来源：POSTECH
智能手机上突出的后置摄像头何时会被淘汰？完全无视光的特性的元表面的应用有望将相机镜头的厚度减少到传统镜头的万分之一。然而，尽管取得了这一进步，但由于生产成本高、工艺复杂，挑战依然存在。最近的一项研究揭示了一种能溶于水的 "模具"，它提高了制造过程的效率。
由浦项科技大学（POSTECH）机械工程系和化学工程系的 Junsuk Rho 教授、机械工程系的 Joohoon Kim 教授以及韩国大学材料科学与工程系的 Heon Lee 教授领导的合作团队通过开发水溶性模具完成了一项壮举。
通过成功应用，他们制造出了完美无瑕的高分辨率和高纵横比元表面。这些研究成果已发表在《Photon X》上。
制作超表面有两种主要技术。电子束光刻技术包括使用电子束绘制图案，但成本高昂，制作速度慢。相比之下，纳米压印光刻技术采用雕刻模具来印制所需的结构，因此成本更低，速度更快。
这种方法也有其自身的挑战，特别是在从模具中分离时有损坏结构的风险。结构越大，损坏的可能性就越高，这给实现元表面所需的高分辨率和高宽比带来了困难。
为了解决这些制约因素，研究团队设计了一种水溶性纳米压印模具。他们没有将结构与模具物理分离，而是采用了将模具溶解在水中的技术，从而消除了损坏结构的风险。水溶性模具是用聚乙烯醇（PVA）制作的，这是一种易溶于水的柔性材料。
此外，研究小组还利用水溶性模具进行了实验，成功制造出了一个面积达 1 厘米的金属膜。这种金属膜具有 10:1 的高分辨率和高纵横比，可以转录小于 100 纳米的结构。值得注意的是，该模具在可见光范围内仍能保持其功能。这种新方法提供了一种经济、快速的纳米压印工艺，能够实现高分辨率和高纵横比的结果。
领导这项研究的 Junsuk Rho 教授解释说："这项研究代表了利用水溶性模具通过纳米压印实现高分辨率和高纵横比的一项成就。他接着说："我希望这种方法与基于深紫外光刻的大面积模具制造技术相结合，不仅能批量生产透镜，还能批量生产各种元表面。这种进步将为经济、快速地制造元表面铺平道路。
参考资料
Hojung Choi et al, Realization of high aspect ratio metalenses by facile nanoimprint lithography using water-soluble stamps, PhotoniX (2023). DOI: 10.1186/s43074-023-00096-2
