奧地利格拉茨理工大學的研究人員哈拉爾德·普蘭克、維雷娜·萊澤克和大衛(wèi)·庫內(nèi)斯在3D納米結(jié)構(gòu)制造領域取得了重大進展，確保了納米結(jié)構(gòu)的精確形狀和尺寸，以獲取所需的光學特性。

這一成就的關(guān)鍵在于對納米結(jié)構(gòu)進行了細致的模擬，這些模擬是制造過程的基礎。此外，該團隊還有效地消除了制造過程中常見的化學雜質(zhì)，同時不影響結(jié)構(gòu)的完整性。這些具有光學活性的納米結(jié)構(gòu)在太陽能電池以及化學和生物傳感器等領域扮演著至關(guān)重要的角色。

生產(chǎn)納米顆粒的目的是將它們戰(zhàn)略性地應用于表面上，以實現(xiàn)光的聚焦、操控或觸發(fā)特定反應。盡管這種技術(shù)已經(jīng)存在了二十年，但其持續(xù)的目標是拓寬這種方法的潛在應用范圍。

3D納米結(jié)構(gòu)的十年

在過去十年中，奧地利格拉茨科技大學電子顯微鏡和納米分析研究所以及電子顯微鏡中心（ZFE）的研究人員致力于推動這一技術(shù)的發(fā)展。他們的工作重點在于開創(chuàng)性地研發(fā)納米級的復雜、自支撐的3D架構(gòu)，這些架構(gòu)與迄今為止所開發(fā)的傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)截然不同。目前，這些研究人員使用的技術(shù)是全球唯一一種能夠在各種表面上受控地生成微小且復雜的3D結(jié)構(gòu)的方法。這些3D架構(gòu)的形狀元素小于10納米，尺寸甚至小于現(xiàn)存最小的病毒（通常尺寸約為20納米）。特別值得一提的是，研究團隊的最新創(chuàng)新消除了先前采用的“試錯法”，顯著減少了實現(xiàn)3D結(jié)構(gòu)最佳光學特性所需的時間。

使用3D納米打印技術(shù)制造的結(jié)構(gòu)；左：微型國際象棋塔，右：由納米線制成的球。圖片來源：CDL DEFINE/TU Graz

哈拉爾德·普朗克博士解釋道：“經(jīng)過過去幾年的努力，我們終于取得了顯著成果。近年來，我們面臨的最大挑戰(zhàn)是將3D結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到高純度材料上，同時不損壞其形態(tài)。由于3D技術(shù)的進步，我們實現(xiàn)了在光學效果和應用概念上的飛躍?，F(xiàn)在，納米級尺寸的納米探針或光鑷已經(jīng)成為可能?！?br />
3D納米結(jié)構(gòu)到底是如何制作的？

在格拉茨工業(yè)大學，研究團隊采用聚焦電子束誘導沉積（EBID）工藝來創(chuàng)建3D納米結(jié)構(gòu)。在EBID工藝中，目標表面在真空環(huán)境中被特定氣體覆蓋。為了將部分氣體分子轉(zhuǎn)化為固態(tài)并確保其精確地粘附在特定位置，研究人員利用電子束將這些氣體分子分解。

普朗克博士進一步說明，通過精確控制電子束的移動和曝光時間，研究人員能夠一步實現(xiàn)具有晶格或片狀結(jié)構(gòu)元素的復雜納米結(jié)構(gòu)的制造。為了形成所需的三維納米結(jié)構(gòu)，納米體積被精確堆疊。得益于格拉茨科技大學研究人員的這些進展，未來將能夠在納米尺度上生產(chǎn)光鑷或探針。

奧地利格拉茨理工大學的研究人員哈拉爾德·普蘭克、維雷娜·萊澤克和大衛(wèi)·庫內(nèi)斯在3D納米結(jié)構(gòu)制造領域取得了重大進展，確保了納米結(jié)構(gòu)的精確形狀和尺寸，以獲取所需的光學特性。

這一成就的關(guān)鍵在于對納米結(jié)構(gòu)進行了細致的模擬，這些模擬是制造過程的基礎。此外，該團隊還有效地消除了制造過程中常見的化學雜質(zhì)，同時不影響結(jié)構(gòu)的完整性。這些具有光學活性的納米結(jié)構(gòu)在太陽能電池以及化學和生物傳感器等領域扮演著至關(guān)重要的角色。

生產(chǎn)納米顆粒的目的是將它們戰(zhàn)略性地應用于表面上，以實現(xiàn)光的聚焦、操控或觸發(fā)特定反應。盡管這種技術(shù)已經(jīng)存在了二十年，但其持續(xù)的目標是拓寬這種方法的潛在應用范圍。

3D納米結(jié)構(gòu)的十年

在過去十年中，奧地利格拉茨科技大學電子顯微鏡和納米分析研究所以及電子顯微鏡中心（ZFE）的研究人員致力于推動這一技術(shù)的發(fā)展。他們的工作重點在于開創(chuàng)性地研發(fā)納米級的復雜、自支撐的3D架構(gòu)，這些架構(gòu)與迄今為止所開發(fā)的傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)截然不同。目前，這些研究人員使用的技術(shù)是全球唯一一種能夠在各種表面上受控地生成微小且復雜的3D結(jié)構(gòu)的方法。這些3D架構(gòu)的形狀元素小于10納米，尺寸甚至小于現(xiàn)存最小的病毒（通常尺寸約為20納米）。特別值得一提的是，研究團隊的最新創(chuàng)新消除了先前采用的“試錯法”，顯著減少了實現(xiàn)3D結(jié)構(gòu)最佳光學特性所需的時間。

使用3D納米打印技術(shù)制造的結(jié)構(gòu)；左：微型國際象棋塔，右：由納米線制成的球。圖片來源：CDL DEFINE/TU Graz

哈拉爾德·普朗克博士解釋道：“經(jīng)過過去幾年的努力，我們終于取得了顯著成果。近年來，我們面臨的最大挑戰(zhàn)是將3D結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到高純度材料上，同時不損壞其形態(tài)。由于3D技術(shù)的進步，我們實現(xiàn)了在光學效果和應用概念上的飛躍?，F(xiàn)在，納米級尺寸的納米探針或光鑷已經(jīng)成為可能?！?br />
3D納米結(jié)構(gòu)到底是如何制作的？

在格拉茨工業(yè)大學，研究團隊采用聚焦電子束誘導沉積（EBID）工藝來創(chuàng)建3D納米結(jié)構(gòu)。在EBID工藝中，目標表面在真空環(huán)境中被特定氣體覆蓋。為了將部分氣體分子轉(zhuǎn)化為固態(tài)并確保其精確地粘附在特定位置，研究人員利用電子束將這些氣體分子分解。

普朗克博士進一步說明，通過精確控制電子束的移動和曝光時間，研究人員能夠一步實現(xiàn)具有晶格或片狀結(jié)構(gòu)元素的復雜納米結(jié)構(gòu)的制造。為了形成所需的三維納米結(jié)構(gòu)，納米體積被精確堆疊。得益于格拉茨科技大學研究人員的這些進展，未來將能夠在納米尺度上生產(chǎn)光鑷或探針。