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金纳米星辅助的上转换纳米复合材料热等离子体无掩模光刻技术

DOI：10.1021/acsanm.9b01355 期刊：ACS Applied Nano Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 等离子体纳米颗粒的光热效应可用于局部改性温度敏感材料。聚乳酸（PLA）是一种玻璃化转变温度约60℃的热塑性生物降解聚合物，已广泛应用于3D打印原料。本研究将其拓展用于制备薄层PLA薄膜——当覆盖金纳米星（AuNSs）时可实现微观尺度改性。在976 nm聚焦激光激发AuNSs表面等离子体共振时产生的热耗散可使局部温度升高超过100℃。当温度超过基底PLA层的玻璃化转变温度时，AuNSs会附着于聚合物表面。随后通过丙酮浴溶解未曝光区域，可实现微米级精度的刻蚀过程控制。此外，嵌入PLA层的Er3?掺杂上转换纳米颗?？勺魑庋擅孜露燃铺讲饩植课露?，同时实现激光光斑的可视化。我们开发了数控系统驱动激光写入光束并转移二维图案，从而开创了热等离子体无掩模光刻技术。该方法及材料适用于PLA涂覆的刚性和柔性基底，已成功应用于制备表面增强拉曼光谱图案化基底，以及用于防伪技术的发光光学编码。
作者： Eduardo D. Martínez，Ricardo R. Urbano，Carlos Rettori
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究利用金纳米星（AuNSs）和聚乳酸（PLA）薄膜通过热等离子体效应实现微尺度改性，从而精确控制雕刻过程，并应用于表面增强拉曼光谱和防伪技术领域。

研究成果

热等离子体无掩模光刻技术利用金纳米星和等离子体激元薄膜成功将目标图案转移到基底上。该方法可制备发光图案和表面增强拉曼散射活性基底，在光学器件和防伪技术领域具有应用潜力。

研究不足

该技术需要对激光功率密度进行精确控制，并且对基材的热导率敏感。像硅这样的高热导率基材可能会抑制图案保留所需的烧结过程。

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