To-stråle super-opløsning litografi brugt til at skabe 3D fotoniske gyroide nanostrukturer

(Phys.org) – Et team af forskere fra Swinburne University of Technology i Australien har fundet en måde at bruge to-stråle super-opløsnings litografi til at skabe 3D fotoniske "gyroide" nanostrukturer – svarende til dem der findes i sommerfuglevinger. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskabens fremskridt , holdet beskriver deres teknik og nogle applikationer, som den kan anvendes til.

Forskere har i nogen tid vidst, at sommerfuglevinger har "gyroide" nanostrukturer i sig (arrangeret i gittermønstre), der tjener sommerfuglene ved at manipulere lyset på nyttige måder. Ud over deres fotoniske egenskaber, strukturerne, som er lavet af sammenflettede buede overflader, viste sig også at være meget stærke for deres størrelse, hvilket har fået forskerne til at se, om de kunne finde en måde at skabe dem kunstigt på. Indtil nu, sådanne bestræbelser har ladet meget tilbage at ønske – de fleste har ikke en høj nok opløsning eller er for skrøbelige. I denne nye indsats, forskerne rapporterer, at snarere end at stole på traditionelle metoder, såsom to-foton polymerisation, holdet gik med optisk to-stråle super-opløsning litografi - de sammenligner det med direkte laserskriveteknikker, bemærker, at det har to store fordele i forhold til andre tidligere anvendte teknikker. Den første er, at den giver meget bedre opløsning, og den anden er, at den resulterende struktur har mere mekanisk styrke.

To-stråle lasertilgangen fungerer ved at bruge, som navnet antyder, to lasere - en af ​​laserne bruges til at ætse, som det gøres med andre ætseteknikker. Det er den anden laser, der er anderledes, det leveres i en donutform, som gør det muligt at fungere som en slags viskelæder, holder den første laser tilbage, forhindrer ætsning, hvor det ikke er ønsket. Teknikken giver mulighed for at skabe gyroidstrukturer i en gitterform, som derefter kan bruges til at skabe enhedsceller. De kombinerede lasere giver mulighed for ætsning ved meget høje opløsninger, skabe strukturer så små som 300 gange 90 nm, en faktor ti mindre, end det er praktisk med en enkeltstråleætsning.

Forskerne bemærker, at de strukturer, de skabte, faktisk var bedre end dem, der blev lavet af sommerfugle (de var mere ensartede), som de siger skulle gøre dem ideelle til brug i fotonik og optiske teknologier. De kan også være nyttige i optoelektroniske enheder, fordi de kan gøres mindre end dem, der er i brug i øjeblikket, så flere af dem kan passe på en chip. Og på grund af deres styrke, enhedsproducenter behøver ikke at bekymre sig om kollaps.

© 2016 Phys.org