超材料（Metamaterial）通常指的是通过人工设计制造的具有自然界中并不存在的特殊性质的材料。它作为一门新兴的学科兴起于本世纪初，并逐渐成为一门重要的交叉学科。由于超材料在诸多方面表现出的奇异特性，使得它成为未来新兴材料的重要研究方向。但是在如何实现超材料的实际应用中，面临的一个重要难题就是缺乏可控的制备三维微纳米结构的方法。
近日，合肥光源用户合肥微尺度国家研究中心王晓平教授课题组提出了一种可以自由实现三维空间中微纳米结构的高精度制备方法。该方法通过基于该课题组前期提出的光刻胶软掩膜沉积技术（ACS Nano 12, 9626, 2018），通过可控的热退火方式对光刻胶图形进行重新塑性来制备各种形貌的基底图案，同时发展了一种高精度的掩膜-基底对准工艺，从而实现了一种高精度高自由度的三维微纳米超结构的可控制备方法。
图1 三维超架构的可控制备过程及多种形貌的三维超结构的SEM图像
研究过程中，该团队借助合肥光源红外谱学和显微成像线站（BL01B）的高亮度红外显微谱学技术，对不同结构的三维微纳米超结构进行了其微区透射反射谱的测量，获得了图案形貌对不同光波段的响应特性。研究发现，这种方法制备的竖直方向纳米劈裂环对其高度值具有明显的线性响应关系但是对周期大小的响应不明显。通过使用高精度对准技术，该团队还实现了在竖直劈裂环上不同位置的精确开孔，从而得到了光学响应完全不同于普通竖直纳米劈裂环的超结构。在此超结构中研究者发现了类似于法诺响应的谱学形貌，该特性可能在高灵敏光学探测方面具有重要应用。相关工作结果以“Fabricating 3D Metastructures by Simultaneous Modulation of Flexible Resist Stencils and Basal Molds”为题发表在Advanced Materials (https://doi.org/10.1002/adma.202002570)期刊上。
图2 不同形貌的竖直纳米劈裂环的光学相应特性的红外显微反射谱的实验结果和理论计算结果
论文的第一作者为我校特任副研究员蔡洪冰、孟秋实以及博士生陈强，通讯作者为王晓平教授以及新加坡南洋理工大学高炜博副教授。该研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院、安徽省和中国科学技术大学的经费资助，以及国家同步辐射实验室红外线站和微纳加工组的支持。
