通常，基于刚性衬底的结构或器件一旦被制备出来，其光学特性就被固定下来了。尽管这些固定的光学特性可以应付集成光子学中的传导、传感和增强等被动功能。但在调谐、调制/开关、激射等主动功能方面却需要特殊的功能材料，如非线性材料等，使得在实际应用上受到诸多限制。相比于传统的基于刚性衬底的器件，柔性器件因具有柔韧性、生物相容性、动态可调控等特性引起了众多科学家的极大研究兴趣，正是这些特性使之被广泛研究和应用，如可全彩调谐的等离激元柔性器件，可变焦的平镜头，可拉伸的穿戴式有机晶体管等。然而，在弹性衬底上制备微纳结构是制造柔性器件中最关键的一步。目前，基于传统的转移技术可在弹性衬底上制备线度大于10微米的结构，而在弹性衬底上制备线度小于10微米的二维和三维结构仍然是个巨大挑战。

  近日，中山大学材料科学与工程学院、光电材料与技术国家重点实验室的金崇君教授研究组在弹性衬底上制备三维微纳结构的研究方面取得重要进展，发展了一种具有高效率、高精度、应用范围广等优点的金属薄膜辅助纳米转移技术，相关成果发表在国际著名学术刊物ACS Nano（SCI影响因子13.709）上。

图一 金属薄膜辅助纳米转移技术的基本工艺流程图

  采用电子束曝光和聚焦离子束刻蚀等方法很难直接在易变形的衬底上制备微纳结构。为解决这个问题，直接从刚性衬底上剥离微纳结构的转移方法引起了不同领域科学家的注意，如采用已固化的PDMS弹性衬底直接从刚性衬底上转移金属微纳结构。该方法的优势在于，转移过程不会改变其原有的结构。然而，不幸的是，小尺寸的微纳结构和三维结构很难被直接转移至已固化好的弹性衬底上。最近，金崇君教授研究组提出在原传统的转移方法基础上，利用金属薄膜作为辅助转移层，并结合对弹性衬底预拉伸的方法，发展了一种可在弹性衬底制备三维微纳结构的金属薄膜辅助纳米转移技术，相应的具体工艺流程如图一所示。该方法的优点如下：1）仅通过一次转移可实现在弹性衬底上制备微纳结构；2）可以在弹性衬底上制备出比采用先进的机械自组装技术小两个数量级的微纳结构；3）通过预拉伸，可在弹性衬底PDMS等上制备出桥状、棚屋状、金字塔状和流体通道等三维微纳结构（如图二所示）。该研究组发展的金属薄膜辅助转移技术为柔性纳米光子和光电器件的制备提供了新的方法。

图二 基于金属薄膜辅助纳米转移技术在弹性衬底上制备的多种三维微纳结构

  该研究成果以题为“Metal-Assisted Transfer Strategy for Construction of 2D and 3D Nanostructures on an Elastic Substrate”的论文在线发表在ACS Nano 2019, 13, 440-448, 刘文杰副研究员和邹秋顺博士为共同第一作者，金崇君教授为通讯作者。该研究已申请国内发明专利 （CN 201811235317.8  2018. 10. 23），具有自主知识产权。本研究得到国家自然科学基金委、广东省自然科学基金、广州市科技计划和光电材料与技术国家重点实验室等机构的资助。

  论文链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b06623