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北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种新的光刻技术，使用纳米尺度的球体来创建生物医学、电子和光子应用的三维结构。这种新技术比传统方法成本低得多，而且不需要通过叠加二维(二维)图案来创建三维结构。
“我们的方法将纳米线的成本降低到您的车库中可以在车库中完成的程度，”NC州的机械和航空航天工程助理教授博士博士说，在工作中的一篇关于工作的纸张的高级作者。
大多数传统的光刻技术使用多种技术将光聚焦在感光胶片上，以产生二维图案。这些技术依赖于特殊的透镜、电子束或激光——所有这些都极其昂贵。其他传统的技术使用机械探针，这也是昂贵的。为了创造三维结构，二维图案基本上是相互叠加的。
NC国家研究人员采用了不同的方法，将纳米级聚苯乙烯球体放置在光敏膜的表面上。
纳米球是透明的，但是根据光线照射到纳米球的角度，光线会以可预测的方式弯曲和散射。研究人员通过改变纳米球的大小、曝光时间以及光的角度、波长和偏振度来控制纳米光刻技术。研究人员还可以使用一束光，或多束光，使他们能够创造各种各样的纳米结构设计。
Chang说:“我们正在使用纳米球来塑造光的模式，这使我们能够在三维空间塑造最终的纳米结构，而不需要使用传统技术所需要的昂贵设备。”“它让我们可以一次创建所有的3d结构，而不必一层一层地制作2d图案。”
研究人员还表明，它们可以使纳米球以规则间隔阵列自组装，这又可以用于产生3-D纳米结构的均匀图案。
“这可以用来创建一组纳米针，用于药物输送或其他应用，”张旭说，他是Chang实验室的博士生，也是这篇论文的第一作者。
新技术还可用于创建用于打印电子器件或生物细胞的纳米级“喷墨打印机”，或产生天线或光子元件。
“对于这项工作，我们专注于使用常用于光刻的光敏聚合物的纳米结构，”张说。“但该技术也可用于使用其他材料为三维结构创建模板。”
研究人员目前正在寻找几种方法来操纵该技术来控制所产生的结构的形状。
“我们正在探索使用纳米球材料而不是聚苯乙烯，以及纳米粒子形状而不是球体，”Chang说。“最终，我们想要寻找一种方法来控制粒子在光敏胶片上的位置，而不是以统一阵列的方式。”
本文，“利用胶体粒子雕刻非对称空心三维纳米结构，发表在12月8日的在线期刊上小的。本文由本科生Bin Dai和Zhiyuan Xu共同撰写，他在NC州的项目上致力于与江苏大学全球培训倡议（GTI）计划的一部分。该工作得到了NNX12AQ46G的NNX12AQ46G，并由NC国家科学基金会拨款号EEC-1160483下的NC州的综合自动系统的纳米系统工程研究中心提供支持。
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编辑注：这项研究摘要跟随。
“使用胶体颗粒雕刻不对称的空心芯三维纳米结构”
作者：徐阿。Zhang，Bin Dai，Zhiyuan Xu和Chih-Hao Chang，北卡罗来纳州立大学
发表：12月8日，小的
迪伊：10.1002 / smll.201402750
抽象的：胶体元素在历史上发挥了“自下而上”自组装工艺的关键作用，用于纳米制备。然而，这些基本组件也可以与光相互作用以产生复杂的强度分布，并促进“自上而下”光刻。在这里，我们展示了一种基于胶体颗粒的倾斜照明的纳米光刻技术，以制造具有复杂对称性的空心核心3D纳米结构。浅粒子相互作用产生由MIE散射管的角度光分布，其可以通过多次照射来复合，以雕刻底层光刻胶中的新型3D结构。制造的几何形状可以通过颗粒参数和照明配置来控制，从而能够制造大量的不对称中空纳米结构。该技术具有高图案多功能性，低成本和高通量，并且可以在纳尼德，纳米佐帘和具有各向异性特性的材料中找到潜在的应用。
