淺談一種更快獲取超材料的方法論文

　　超材料是一類具有自然界中材料所不具備的超常物理性質的等效均勻人工複合結構或複合材料。超材料的出現極大地擴充套件了可實現的媒質空間，其獨特的電磁特性令其在民用領域和軍事領域擁有巨大的應用潛力。超材料的製備方法包括精細加工法和自組裝法，由於精細加工法具有裝置昂貴、工藝複雜的缺點，不利於其推廣應用。以下是小編今天為大家精心準備的：淺談一種更快獲取超材料的方法相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!

　　淺談一種更快獲取超材料的方法全文如下：

　　【摘要】：正能夠以特殊方式與光進行互動的奈米結構材料可製備一系列新型光學器件,如奈米塗層太陽能電池、光學計算機、隱身斗篷等。一種新的製備方法能夠更加容易地設計、製造大尺寸的片狀超材料。為挖掘在利用可見光或紅外線的成像和通訊領域的潛在應用,研究人員利用金屬和半導體材料製備了具有致密、錯綜複雜的奈米圖案的超材料。該類材料的製備通常利用過程緩慢且價格昂貴的電子束光刻或離子束光刻等技術。

　　【關鍵詞】： 超材料;離子束光刻;奈米結構材料;電子束光刻;光學計算機;奈米塗層;材料製備;光刻技術;光學器件;奈米球;

　　能夠以特殊方式與光進行互動的奈米結構材料可製備一系列新型光學器件，如奈米塗層太陽能電池、光學計算機、隱身斗篷等。一種新的製備方法能夠更加容易地設計、製造大尺寸的片狀超材料。

　　為挖掘在利用可見光或紅外線的成像和通訊領域的潛在應用，研究人員利用金屬和半導體材料製備了具有致密、錯綜複雜的奈米圖案的超材料。該類材料的製備通常利用過程緩慢且價格昂貴的電子束光刻或離子束光刻等技術。據哈佛大學George M. Whitesides 實驗室的研究員Alex Nemiroski 介紹，光刻技術能夠更快速地製備超材料，但是其解析度較低且不能形成高密度、有序的圖案。為了加快創新的步伐，研究人員需要具備快速製備光刻樣機並測試超材料的設計的能力，企業需要擁有快速製備大尺寸材料的工藝。

　　Nemirosk 通過調整現有技術中的陰影投射光刻技術，研發出了一種更快、更通用的超材料製備方法——利用一個簡單的模板*** 通常由緻密的奈米球製成*** 來阻礙物理氣相沉積*** PVD*** 腔室中的原子沉積，他認為，在沉積過程中多次改變原子源的位置可以建立更復雜的圖案。

　　這種新的方法被稱為陰影奈米球光刻技術。研究人員先向水中滴入直徑為1 μm 的聚苯乙烯微球，利用靜電作用使其團聚，然後將團聚的微球置於矽片的表面並乾燥。如有需要，可對矽片上的微球進行蝕刻以獲得更小尺寸的聚苯乙烯微球。接下來，研究人員將矽片放入PVD 腔室中， 對所選擇的材料進行沉積。在原子沉積到矽片表面的過程中，聚苯乙烯微球阻礙了部分原子的沉積路徑。為獲得特定的奈米尺度結構，可以通過改變沉積源角度的方法，從一個陰影圖案開始，重複沉積不同的圖案。利用該技術，哈佛大學的研究團隊利用銅、鈦和其他金屬製備了一系列圖案化超材料。這些樣板材料的曲率半徑低至10 nm。

　　Nemiroski認為半導體材料和電解質材料均可用來製備該類超材料。Nemiroski 開發設計了控制沉積過程的軟體，它不僅能夠自動生成沉積源的移動序列，並根據所要求的圖案限定微球的尺寸，還能夠預測最終所得材料的光學性質。

　　伊利諾伊大學香檳分校從事利用新型光刻技術製備超材料研究的材料學家Paul V. Braun 表示：“ 我從來沒有想到， 可以利用這些自組裝膠體來建立複雜的結構。”據他介紹，超材料所檢測到的光學效能與哈佛大學軟體預測的一致，表明該製備方法切實可行。

　　此外，Braun 還指出聚苯乙烯微球具有一定的缺陷，它們不能完美地堆積，導致最終所得材料也存在缺陷。Nemiroski 表示哈佛大學的研究團隊目前正在研究這一問題。