Azopolymermateriale tillader let understøttelse af nanostrukturer til strukturelt farvede overflader

Strukturelle farver vises, fordi det påtrykte mønster på en overflade ændrer lysets bølgelængder. Kinesiske forskere har introduceret en azopolymer, der tillader påtryk af nanopatter i en ny litografisk proces ved stuetemperatur. Et centralt aspekt af teknikken er den lysinducerede faseændring af en ny azopolymer, forklarer undersøgelsen offentliggjort i tidsskriftet Angewandte Chemie . Processen er udelukkende afhængig af lysregulering og tillader nanoimprinting selv på fleksible underlag.

Sart strukturerede overflader er til stede i mange relevante områder, herunder forfalskning af sedler og chipfremstilling. I elektronikindustrien, overflademønstre, såsom trykte kredsløb, skabes ved fotolitografiske processer. Fotolitografi betyder, at en fotoresist, et polymert materiale følsomt over for ultraviolet (UV) lys, bestråles gennem en maske. De svækkede områder skylles væk, og strukturerne afsluttes ved ætsning, prægning, og andre processer. For at forberede fotoresisten til bestråling af UV-lys, opvarmning og køling er vigtige trin, som forårsager ændringer i den materielle adfærd.

Desværre, materialer har en tendens til at krympe ved afkøling, hvilket giver problemer, når nanoserede mønstre ønskes. Derfor, Haifeng Yu og hans kolleger fra Peking University har udviklet en nanolithografiproces, der udelukkende fungerer ved stuetemperatur. Nøglen til metoden er en ny fotoresist, der ændrer sin mekaniske adfærd udelukkende ved lysbestråling. Et opvarmningstrin er ikke længere nødvendigt. Den nye fotoresist indeholder en kemisk komponent kaldet azobensen, som skifter fra en lige "trans" til en bøjet "cis" form, og omvendt, ved bestråling med lys. Denne azobensen, som er fastgjort til polymerryggen, forårsager de mekanokemiske ændringer af den resulterende azopolymer.

Til mønsterfremstilling, forfatterne kondenserede først azopolymerlaget belagt på en fleksibel plastoverflade ved at skinne UV -lys på det. Derefter pressede de et gennemsigtigt, nanopatroneret silikoneark på de flydende områder og bestrålede lagene med synligt lys. Dette lys fremkaldte hærdning af azopolymeren, som vedtog skabelonen nanopattern. Derefter anvendte forskerne en fotomask og bestrålede lagene med UV-lys for at re-flydende de afdækkede områder. For det sidste aftryk, de pressede et andet nanopatroneret ark på azopolymerstrukturen og hærder lagene med synligt lys for at opnå det færdige nanopatronede belægningslag. Denne teknik kaldes "athermal nanoimprint litography".

Den nanopatronede overflade optrådte i flere strukturelle farver. Små bogstaver eller prydtegninger ændrede deres farver afhængigt af den vinkel, de blev set på. Ifølge forfatterne, teknikken er ikke begrænset til strukturelle farver. "Den kan tilpasses til mange andre substrater som siliciumskiver og andre lysaktive materialer, "siger de. Forskerne forestiller sig anvendelser i nanofabrikationsområder, hvor der kræves varmeuafhængige prægningsprocesser, og fototunable materialer har fordele.