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【科学讲座】刘前:仿自然的微纳米加工新型方法

2018年6月7日晚7点,国家纳米科学中心刘前研究员在中国科学院大学玉泉路校区阶一4教室为同学们带来了科学前沿进展名家系列讲座IV第144讲,题为“仿自然的微纳米加工新型方法”。

纳米技术是“微时代”发展的必然结果,但真正的纳米技术与微米技术不同,具有“真正的效应”。刘前研究员这次讲座为同学们带来了一种有趣的、非常规的纳米技术加工方法。在纳米技术里,所谓“表面微纳结构”至少占了60%以上的结构,微电子、半导体都是重要的代表。

刘前研究员从自然界中的纳米结构讲起。纳米并不是离我们很遥远的存在,它早在亿万年前就存在于自然界,很多生物体的表面结构就是微纳结构,具有很好的表面效应。现在除了仿生之外,人们也在尝试制造自然界中没有的东西。

微纳加工目前应用比较多的方法是“自上而下”技术,其中激光技术目前面临的问题加工分辨率低的问题阻碍了它进入纳米加工,但是由于其成本低廉,所以人们非常希望把激光应用于纳米加工技术。针对这点,刘前研究员的研究组通过结合激光直刻机等技术,成功突破了激光的衍射极限,提高了分辨率。

讲座期间,刘前研究员也向同学们介绍了在自然界中十分常见的褶皱现象。直到几十年前,人们都还认为它是一种负面效应,但是最近一些年人们看到了褶皱的很多新的用途:柔性电子器件、新型计量……褶皱有本征周期,由它的材料体系唯一决定。有序化褶皱结构面临的主要障碍有五点:缺陷不可避免;有序度需大幅提高,无法实现结构褶皱的可设计制造;不能在选区内控制褶皱的周期和振幅;不知道褶皱的基本研究单元及其作用;褶皱构造深宽比较高。

那么如何进行优化改进呢?刘前研究员进一步讲解道,通过激光路径诱导褶皱,可以形成高度有序、无缺陷、可设计的褶皱。激光诱导应变基本单元之间会发生相互作用,两者无限靠近就会融合成一个点,通过相互作用来实现可任意设计的能力。除此之外,振幅可控和周期可控是传统技术无法做到的亮点,高深宽比、选区生长和套刻也得到了实现。有序化褶皱结构面临的五个问题都有效得到了解决。这项技术可以应用在光栅、起皱控制、模式化二维材料应变、表面超疏水结构、多级次复杂结构等方面。(文/李旻昊 图/李旻昊 来源 国科大记者团)

刘前研究员为同学们带来精彩讲座

主讲人简介:

刘前,日本工学博士,曾在日本北海道大学和日本国立产业技术综合研究所(AIST)学习工作多年,2005年归国后,任研究员、博士生导师、纳米中心科技管理部主任(至2103年)。现为国家纳米科学中心二级研究员,中国科学院大学、南开大学兼职教授和苏州纳米所客座研究员,是澳大利亚科学研究委员会(ARC)海外评审专家,《现代物理》的主编,10多个英文和中文杂志的编委或顾委,中科院纳米器件重点实验室、哈工大环境与生态纳米技术联合研究中心学术委员会委员,多个国家重大研究计划项目的专家指导委员会成员,2013年度材料领域中国科学人年度人物称号,2014年爱思唯尔中国高被引学者(材料领域)。作为首席科学家或课题负责人已承担完成国家973、863、基金委重大研究计划、科技部重大研究计划、中科院重点方向性、科技部国际合作、欧盟等科研项目,已在Nature子刊,Adv Mater、Nano Letters. JACS、等刊物发表论文160余篇,撰写英文专著一部(Novel Optical Technologies for Nanofabrication, Springer出版)和英文章节多篇,译著一部,获授权和申请中的美、日以及中国发明专利30余项。

延伸阅读:

“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是中国科学院大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由中国科学院大学本科部主办,讲座召集人为徐涛院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机、天文、电子信息工程、环境九个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。