阳光透过放大镜点燃纸张的原理,在工业界早已转化为激光切割技术。如今,这一原理正被推向微观极限:聚焦的激光束不仅能切割材料,更能雕刻出纳米级的精细图案。法国科研团队在此基础上实现了重大突破,将纳米结构的制造与原位表征整合于单一平台,有望大幅降低纳米制造的成本并提升效率。
该研究由法国巴黎萨克雷大学(Palaiseau)的LSI实验室主导,该实验室由法国原子能与替代能源委员会(CEA)、法国国家科学研究中心(CNRS)及巴黎综合理工学院等顶尖机构联合组建。团队利用产生飞秒级(百万亿分之一秒)超短脉冲的激光,在金属薄膜(如镍、铁或多层复合膜)与绝缘基底之间制造出精密空腔。通过调节激光束的尺寸与特性,研究人员能够精确控制空腔的曲率与形态。
这项技术的核心创新在于其“三位一体”的表征能力。在同一实验平台上,研究人员成功集成了三种先进的观测技术:干涉显微术用于实时观察结构形成过程;光声显微术用于分析空腔的振动特性;以及磁等离子体显微术,利用激光与磁场探测纳米结构中极难捕捉的电子集体激发态(等离激元)。这是全球首次将制造、结构观测与物理性质表征完美融合的实验。
该成果不仅为研究声子、等离激元、磁振子等准粒子在纳米尺度下的激发机制提供了全新工具,更为未来应用铺平了道路。研究团队指出,这项技术有望推动集成在芯片上的压力传感器或磁场传感器等新型器件的研发。相关已于2025年《物理评论快报》。
对于中国光电与半导体行业而言,这种“制造即检测”的一体化平台思路极具参考价值,特别是在高端微纳加工领域,能够显著缩短研发周期并降低试错成本,值得国内相关科研机构与企业在微纳光子学方向重点关注。
