2017年10月24日，英国剑桥研发出一种微型的“笔”，它使用商业上可用的打印技术来“写出”足够小的纳米结构来捕获和利用光线。目前，喷墨打印在纳米光子学中的应用仍受到传统打印方法分辨率过低的限制。

剑桥大学的研究人员Vincenzo Pecunia致力于可打印的光电材料的研究，他为其团队获得了一台流体电动力型喷墨打印机。Pecunia和研究人员Frederic Brossard在日立剑桥实验室偶然发现，这台超高分辨率的打印机能够打印足够小的结构用于纳米光子学。

在构建和微调高Q值微型孔的混合工艺中，研究人员将有机墨滴从流体电动力型打印机局部沉积至无机二维光子晶体模板的表面上。

光线在光子晶体的表面被微小液滴所捕获。液滴由超高分辨率喷墨打印机打印。援引：剑桥大学和日立剑桥实验室

这些超小的液滴在晶体上像是从一支非常精细的笔中“吸”出来的，且可以改变晶体的性质，从而能够捕获光线。研究人员能够在大面积的光子晶体上高速地制作出许多不同的图案。他们还发现，他们能够通过这种方法在各种可打印材料上制作图案。他们发现该方法具有可扩展性和低成本的特点。此外，他们发现光子晶体是可重复利用的，因为墨水能够被冲洗掉。

“将这两个领域结合起来的尝试，已经突破了传统喷墨打印技术的局限性。传统喷墨打印技术不能直接沉积任何小到与光波波长相当尺寸的物体，” Pecunia介绍说。“但是通过流体电动力型喷墨打印，我们已经能够打破这些限制。”

为了展示其方法的可控性，研究人员通过改变打印次数来调整纳米孔的共振，并制造了分裂可控的光子晶体分子。

通过在空白光子晶体表面沉积获得纳米孔的演示引进了一种新方法，用于自由形态、高密度、与材料无关、高通量的制造技术。这种制造技术可用于一系列光子应用中。

“这种制造技术为基础科学和应用科学的多样化机遇打开了大门，” Brossard说。“一个潜在的方向是构建高密度高敏感度的传感器来进行微生物检测，例如病毒和癌细胞。”

Brossard表示，该设备还可用于研究在新材料中需要光和物质之间非常强相互作用的现象，并根据需要产生激光。

“最后，这项技术还能使用光子晶体模板构建能够引导光线的高度紧凑光路，而且能够通过喷墨打印进行修改，”他说。

该研究发表在Advanced Materials(doi: 10.1002/adma.201704425)。

来源： https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=62680

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