伊利諾伊大學香檳分校的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種簡單的方法，用來制造超薄光學平板。新方法利用簡單的腐蝕，而無需使用酸或危險的化學蝕刻劑。
“我們使用極大地簡化了的設(shè)計迭代步驟的方法，讓我們自己動手制作光學器件成為現(xiàn)實，”基馬尼·圖森特解釋說道，他是機械科學與工程學的副教授，這項發(fā)表在本周《自然通訊》Nature Communications雜志上的研究就是在他的帶領(lǐng)下完成的。 “這種過程結(jié)合納米結(jié)構(gòu)的模板，可用于創(chuàng)建許多不同類型的光學部件，而在每次制作新的光學部件時無需進入一個潔凈室制作新的模板。
“近年來，由于在科技創(chuàng)新和社會廣泛的基礎(chǔ)科學和工程興趣的推動促進下，幫助了自己動手組建開發(fā)(DIY)的加快發(fā)展，尤其是低成本的微控制器板，”杜桑提到。 “簡化和減少基本的設(shè)計和制造的步驟是DIY的主要吸引力，但通常是以質(zhì)量為代價的。我們提出等離子體輔助的蝕刻作為一種擴展DIY的主題延伸到光學上的方法，而只用有適度的質(zhì)量折損，具體地講，這將會實現(xiàn)平面的光學部件的桌面式制造?！?/div>
“我們的方法是通過簡單的改變表面的方法，以及金屬納米天線的電場增強的性能，使用衍射光學元件的進行直觀的設(shè)計，這是典型的表面元的搭積木方式，”陳浩說，他之前是圖森特實驗室的博士后研究員和并且是論文的第一作者，“針對自己動手開發(fā)的平面光學部件，用等離子進行輔助蝕刻?！?/div>
根據(jù)陳浩的觀點，利用激光掃描模板，一個有金支柱支持的領(lǐng)結(jié)型納米天線2D陣列(具有80×80平方微米的區(qū)域)，這部分被浸沒在水中，在顯微鏡下進行觀察。光與物質(zhì)進行相互作用，通過納米天線進行增強，產(chǎn)生強烈的熱效應(yīng)。
其結(jié)果是，該納米天線的金層與玻璃基板將經(jīng)歷熱膨脹對抗其粘合。利用一定量的光功率，熱膨脹提供的力可以使金層脫離基底，從而達到蝕刻金屬的目的。
“總體而言，在潔凈室的工作量將會大大減少，”陳浩表示?！耙坏┠０鍦蕚渚途w，它像紙，利用傳統(tǒng)的激光掃描光學顯微鏡，你可以在'畫布'上'畫'出你需要使用的光學元件?！?/div>
這項研究演示了各種超薄材料的制作(其特征尺寸小于光波長)，以及在同一模板的平面光學部件的制造。由研究人員制造的特定的光學元件包括一個焦距約為150微米的平面聚焦透鏡(也被稱為菲涅耳帶片)，一個衍射光柵和一個全息轉(zhuǎn)換器，可以給標準光束賦予角動量。
據(jù)研究人員介紹，這種平面光學腐蝕的方法和專門的模板，也可以用于粒子的優(yōu)先捕獲和排序，以創(chuàng)建所謂的“沒有圍墻”的光流體通道。
圖森特指導(dǎo)著這個伊利諾伊大學機械科學與工程學系的探針實驗室。除了圖森特和陳浩，研究的共同作者還包括研究生丁青，前研究生阿卜杜勒和伊利諾伊大學機械科學與工程的教授哈雷·約翰遜。
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