西湖大學(xué)突破“冰刻”三維微納加工技術(shù)

近兩個月來，西湖大學(xué)仇旻和他的研究團(tuán)隊在Nano Letters、Nanoscale、Applied Surface Science等期刊上，連續(xù)發(fā)表了一系列研究成果——在小到微米甚至納米級別的“冰雕”上，他們已然游刃有余——從精確定位到精準(zhǔn)控制雕刻力度，再到以“冰雕”為模具制作結(jié)構(gòu)、加工器件，一套以“wafer in, device out”為目標(biāo)的“冰刻2.0”三維微納加工系統(tǒng)雛形初現(xiàn)。
2012年，仇旻從瑞典皇家工學(xué)院回國任教后不久，就開啟了“冰刻”研究計劃。經(jīng)過六年的努力，他和他的團(tuán)隊將“冰刻”從紙上談兵變成現(xiàn)實，完成了國內(nèi)首臺“冰刻”系統(tǒng)的研發(fā)。來到西湖大學(xué)后，仇旻在國家自然科學(xué)基金委重大科研儀器研制項目（自由申請類）的支持下，全力研發(fā)功能更加強(qiáng)大的“冰刻系統(tǒng)2.0”。他們希望改變傳統(tǒng)電子束光刻繁瑣的加工程序，創(chuàng)造出一套全流程一體化、自動化的微納加工系統(tǒng)——從冰膠形成開始，到模具加工、材料生長、器件性能表征，一氣呵成。
復(fù)旦大學(xué)物理系主任、超構(gòu)材料與超構(gòu)表面專家周磊教授表示，這項工作對于研發(fā)集成度更高、功能性更強(qiáng)的光電器件具有重要的現(xiàn)實意義。“‘冰刻’可以將光學(xué)前沿的超構(gòu)表面與已經(jīng)廣泛應(yīng)用的光纖有機(jī)結(jié)合，既給前者找到了合適的落地平臺，又讓后者煥發(fā)了新的生機(jī)。”他說。

目前，全世界做冰刻的實驗室只有兩個，一個在中國，一個在丹麥。顯然，這不是一個熱門的研究方向，且研發(fā)周期很長，想在這個課題上很快發(fā)文章并獲得高引用很難。

“但這是一項令人激動的新技術(shù)。”仇旻說，“這樣的探索，有可能帶來很大的突破，也有可能什么都沒有，但這正是基礎(chǔ)研究的意義和樂趣所在?！倍?dāng)我們把視角放大到中國制造的背景下，在從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變中，對以微納加工為代表的超精密加工的探索和創(chuàng)新，正是中國制造指向的未來。
在仇旻團(tuán)隊最新發(fā)表的文章結(jié)尾，他們用一種非常科幻的方式展望了“冰刻”的未來。毫無疑問，未來圍繞“冰刻”的研究，將聚焦于那些傳統(tǒng)“光刻”能力無法企及的領(lǐng)域。受益于水這種物質(zhì)得天獨(dú)厚的生物相容性，在生物樣本上“冰刻”光子波導(dǎo)或電子電路有望得以實現(xiàn)。而這將史無前例地提高人為干預(yù)生物樣本的能力，同時開辟出全新的學(xué)科交叉和研究方向。