研究人员利用简单方法制造超薄光学平板

伊利诺伊大学香槟分校的研究人员已经开发出一种简单的方法，用来制造超薄光学平板。新方法利用简单的腐蚀，而无需使用酸或危险的化学蚀刻剂。

“我们使用极大地简化了的设计迭代步骤的方法，让我们自己动手制作光学器件成为现实，”基马尼·图森特解释说道，他是机械科学与工程学的副教授，这项发表在本周《自然通讯》Nature Communications杂志上的研究就是在他的带领下完成的。 “这种过程结合纳米结构的模板，可用于创建许多不同类型的光学部件，而在每次制作新的光学部件时无需进入一个洁净室制作新的模板。

“近年来，由于在科技创新和社会广泛的基础科学和工程兴趣的推动促进下，帮助了自己动手组建开发(DIY)的加快发展，尤其是低成本的微控制器板，”杜桑提到。 “简化和减少基本的设计和制造的步骤是DIY的主要吸引力，但通常是以质量为代价的。我们提出等离子体辅助的蚀刻作为一种扩展DIY的主题延伸到光学上的方法，而只用有适度的质量折损，具体地讲，这将会实现平面的光学部件的桌面式制造“。

“我们的方法是通过简单的改变表面的方法，以及金属纳米天线的电场增强的性能，使用衍射光学元件的进行直观的设计，这是典型的表面元的搭积木方式，”陈浩说，他之前是图森特实验室的博士后研究员和并且是论文的第一作者，“针对自己动手开发的平面光学部件，用等离子进行辅助蚀刻。”

根据陈浩的观点，利用激光扫描模板，一个有金支柱支持的领结型纳米天线2D阵列(具有80×80平方微米的区域)，这部分被浸没在水中，在显微镜下进行观察。光与物质进行相互作用，通过纳米天线进行增强，产生强烈的热效应。

其结果是，该纳米天线的金层与玻璃基板将经历热膨胀对抗其粘合。利用一定量的光功率，热膨胀提供的力可以使金层脱离基底，从而达到蚀刻金属的目的。

“总体而言，在洁净室的工作量将会大大减少，”陈浩表示。“一旦模板准备就绪，它像纸，利用传统的激光扫描光学显微镜，你可以在'画布'上'画'出你需要使用的光学元件。”

这项研究演示了各种超薄材料的制作(其特征尺寸小于光波长)，以及在同一模板的平面光学部件的制造。由研究人员制造的特定的光学元件包括一个焦距约为150微米的平面聚焦透镜(也被称为菲涅耳带片)，一个衍射光栅和一个全息转换器，可以给标准光束赋予角动量。

据研究人员介绍，这种平面光学腐蚀的方法和专门的模板，也可以用于粒子的优先捕获和排序，以创建所谓的“没有围墙”的光流体通道。

图森特指导着这个伊利诺伊大学机械科学与工程学系的探针实验室。除了图森特和陈浩，研究的共同作者还包括研究生丁青，前研究生阿卜杜勒和伊利诺伊大学机械科学与工程的教授哈雷·约翰逊。