俞大鵬教授團隊與張家森教授合作研究新進展

随着信息化時代需求的不斷提出，人們迫切需要速度更高、體積更小的信息處理系統，光子學器件在尺度上突破衍射極限的限制成為急待解決的關鍵問題。近年來，随着對表面等離激元(surface plasmon polaritons, SPP)的深入研究，人們發現，利用對SPP的操控可以實現亞波長光子學器件和集成，有望帶來新一代信息技術微型化和光子集成的革命性突破。金屬表面的粗糙度對SPP的傳輸損耗和金屬納米結構的光學性能有着極大的影響，實現表面超平滑的金屬納米結構的制備對納米結構中SPP的特性研究和實現基于SPP的納米光子學器件有着重要的意義。

最近，俞大鵬教授和張家森教授開展團隊開展合作研究，團隊博士生張洋、朱新利等發展了一種制備超平滑表面的金屬納米結構的模闆剝離新方法，該方法首先将PMMA旋塗在矽、石墨等基片上，利用EBL制備出帶有所設計結構的PMMA模闆；再鍍一層厚度大于PMMA厚度的金屬層，将金屬層粘到另外一塊矽片上；從PMMA上揭下金屬層并将剩餘的PMMA清洗掉，就得到所需的金屬納米結構。利用此方法制備的銀納米結構的表面粗糙度達到0.55 ~ 0.88 nm，優于其它鍍膜方法一個量級以上。利用這種方法還可以方便地制備出陡直高深寬比、間距小于10納米的不同的金屬納米結構。為了證明該方法的優越性，他們制備了一系列金屬銀SPP納米共振腔，腔的反射鏡由凸起的金屬牆組成。他們利用配有陰極熒光系統的掃描電子顯微鏡研究了三角形納米腔中SPP共振模式的形成機理，并獲得了清晰的共振模式圖像。實驗結果結合理論模拟證明，利用這種方法可以獲得低的傳輸損耗和高的反射率，并可以獲得非常小的SPP納米腔模體積和總體積，可望在很多領域獲得重要應用。該結果于8月23日發表在納米科技領域的頂級刊物《先進材料》（Advanced Materials 2010, Xinli Zhu et al.）的網絡版上：http://dx.doi.org/10.1002/adma.201001313。《先進材料》現在的影響因子IF = 8.379。

該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部973計劃以及介觀物理國家重點實驗室自主科研項目等的大力資助。

Ultrafine and Smooth Full Metal Nanostructures for Plasmonics, Xinli Zhu, Yang Zhang, Jiasen Zhang*, Jun Xu, Yue Ma, Zhiyuan Li and Dapeng Yu*, Advanced Materials 22 (2010).