《基於聚焦離子束刻蝕的三維表面等離子納米結構的研究》是依託東北大學，由司光遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於聚焦離子束刻蝕的三維表面等離子納米結構的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：司光遠
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以聚焦離子束刻蝕系統為製備工具，研究通過使用簡單的橫向和縱向或±45°兩次刻蝕的方法得到三維表面電漿納米結構並構建新型負折射率超材料，進一步在理論計算（有限時域差分法）和實驗測試（紫外-可見-近紅外顯微分光光度計）兩方面對相應的三維結構的光學特性進行系統的研究和表征。此外，深入挖掘探索相關三維納米結構與液晶等電光材料的兼容性，得到主動可調的光學器件並進一步擴大其套用範圍。
結題摘要
本項目自獲批以來，項目負責人及其團隊成員迅速搭建起以聚焦離子束刻蝕系統為製備工具、以傅立葉變換紅外光譜分析儀和全光譜暗場顯微分光光度計為測試工具的研究平台，詳細研究並驗證了通過使用兩次刻蝕的方法得到三維表面等離子器件的可行性。首先使用聚焦離子束系統的刻蝕功能製備得到二維納米孔陣列，再將樣品轉過一定的角度進行二次刻蝕從而得到空氣隔層，最終形成三維層堆納米孔結構。隨著納米科技的普及和日益成熟，三維納米功能器件已經在不同的領域取得了廣泛的套用。本項目使用高占空比、超小間距的三維納米結構與ATR-FTIR相結合的方法可以大幅度提高相關器件在複雜水體檢測上的套用（大幅度提高檢測精度），還可以通過光譜分析解決傳統檢測方法檢測物質單一的缺點，從而實現多種物質的同時檢測，包括有機污染物和重金屬離子（如汞，Hg2+和鉛Pb2+等）。使用三維金屬納米結構與待檢水體相結合時，待檢物質由於吸附在納米金屬結構上，在光譜檢測過程中同被激發的表面電漿相互作用，當共振的波段和待檢物質的特徵峰有重疊部分時，增強光譜檢測的信號，從而起到加強的效果。其次使用聚焦離子束系統在±45 度兩個方向上進行交叉刻蝕從而最終得到三維結構。在製備過程中還要不斷掃描且根據當時的刻蝕情況進行各種參數調整（如離子束的overlap, dwell time 等），力求使得系統達到最佳狀態。此外，對於不同的被刻蝕材料和需要得到的微納結構，系統最終所達到的最佳狀態（即各種參數最最佳化時）很可能是不同的，這主要取決於被刻蝕材料的各種屬性（如硬度）和所需結構的尺寸大小及刻蝕深度。本項目解決了由再沉積效應引起的納米柱側壁傾斜的問題，通過在不同方向上對納米柱進行再塑形而改進其輪廓並進一步改善其光學特性。三維納米器件具有可以和液晶等電光材料相兼容的巨大優勢，液態的電光材料可以有效進入鏤空部分從而改變結構的光學參數（如有效折射率、介電常數等），通過外加電場/光場可以實現主動可調的光學器件（如光學開關等）。
