納米科技的發展對納米結構的高精度可控制備有較強的依賴性。三維納米結構由于其具有更大的空間自由度、更豐富的物理特性和功能特性，在納米存儲、超材料、等離激元器件等領域得到廣泛應用。

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然而，傳統的微納加工技術（例如電子束直寫、聚焦離子束刻蝕和無掩膜曝光等）雖然可以在平面襯底上高精度地定義任意一維或二維的圖案，但在三維納米結構的制備上依然存在諸多限制。所以，怎樣有效地構筑三維納米結構及其功能器件引起了眾多研究者的極大興趣。

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近日，中山大學材料學院材料科學與工程學院、光電材料與技術國家重點實驗室的金崇君教授研究組發展了一種簡便、高效、普適的基于水溶性犧牲層輔助的納米轉印及三維組裝技術，將包含金光柵的納米結構轉移至聚二甲基硅氧烷（PDMS）柔性襯底上。

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同時，通過自組裝單分子層調節PDMS/納米結構以及納米結構/目標襯底之間的粘性，將納米結構有效地從PDMS襯底轉印到目標襯底上。最終，重復上述納米轉印過程進行三維組裝，實現了大面積、無裂縫的三層旋轉金納米光柵結構（下圖）。

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更進一步，基于此三層旋轉金納米光柵結構，他們在近紅外波段（2000-4000 nm）實現了高效率的寬帶偏振旋轉（下圖）。

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此外，該器件的總厚度僅為780 nm，使其作為集成光路組件成為可能。

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該研究表明，這種水溶性犧牲層輔助的納米轉印及三維組裝技術有望為三維納米結構、亞波長光學器件的制備提供一個可能的解決方案。

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鄭超群碩士生和沈楊研究員為共同第一作者，金崇君教授為通訊作者。該研究已申請國內發明專利 （CN 108528078A? 2018. 09. 14），具有自主知識產權。

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該研究成果以題為“Layer-by-Layer Assembly of Three-Dimensional Optical Functional Nanostructures”的論文在線發表在ACS Nano 2019, 13, 5583?5590。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b00549