可弯曲式光电技术大跃进

美国科学家通过纳米模版光刻技术(nanostencil lithography)在可弯曲式基板上制作出大范围的纳米图案。这个高产量的制作技术只需要一个步骤，就能制作出可包覆弯曲物体的新颖光电组件，可望应用在医学成像与环境监控等领域。

软性电子在过去十年已有重大进展，衍生出许多新颖应用，例如电子纸显示器、人工皮肤与电子眼成像等。然而，这方面光电技术却赶不上发展，特别是在纳米等级的应用，原因在于一般纳米制作技术(如电子束光刻术等)无法施用在可弯曲式或曲面基板上，而软光刻技术虽能在软性电子上挥洒自如，却因分辨率限制而无法准确制作纳米级组件。

由波士顿大学Hatice Altug所领导的研究团队最近利用纳米模版光刻术，在玻璃、硅与氟化钙等刚性表面上制作纳米组件图案，而且制成的组件的光学响应与电子束光刻术制作者一样好。

纳米模版光刻术与美术上的模板印刷概念相同，差别在于尺寸大小。Altug等人在氮化硅(SiN)薄膜上制作了含预设镂空图案的模板，然后将模板置于聚合物基板上并沉积一层金属。移除模版后，可以得到几何形状与模版开孔近乎相同的纳米微粒图案转移。沉积完成后，模版可以清洗并重复使用。

该团队目前已能在可弯曲式基板上制作大范围的纳米图案，例如在聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对二甲苯(parylene-C)及低密度聚乙烯薄膜(保鲜膜)等非常规基板上，成功制作电浆子天线数组与超颖材料(metamaterials)。例如他们在PDMS基板上，以优于10 nm的精确度制作犀利的纳米结构，因此能大量制作边长不到100 nm的蝴蝶结状天线结构。此外，此种纳米结构还能调变─对可弯曲式基板施加机械应变可改变电浆子结构的共振。

Altug表示，现有的纳米制作技术为平面制程，要在直接在非平面基板上制作纳米图样相当困难。他们的作法是先将纳米结构制作在平坦的可弯曲式聚合物薄膜上，再以此薄膜作为载体把纳米结构直接移转至曲面。必要时，再以选择性蚀刻移除聚合物，将纳米结构留在曲面上。该团队利用此技术成功地将电浆子纳米微粒转移至光纤表面，得到的「光探针」可用来监控体内血流或深层组织的变化，也能用来监控受污染的恶劣环境。

相较于软性光刻术需要多次图案转移，纳米模版光刻术只需一个步骤就能简单制作各种纳米结构，不仅省时又省钱。研究团队计划将此制程技术最佳化。