a, Schematisk plot av den evanescerande vågen (Eew) runt två nanohål med olika storlekar på ett dielektrikum. För det större nanohålet med en diameter som är jämförbar med våglängden, de flyktiga fälten vid varje kant av nanohålet är oberoende och förfaller snabbt från gränsen. För det mindre nanohålet med en bländare med djup subvåglängd, den starka interaktionen mellan de två gränserna förbättrar konstruktivt den optiska intensiteten inuti nanohålet och begränsar ljuset på en djup subvåglängdsskala. b, Simuleringar av E-fältstyrkans fördelning för en titanoxidfilm med ett nanohål visat av det centrala utplåningsområdet (ljusets intensitet inuti nanohålet är nära maximalt men visas inte för en bättre visualisering). c, Schematisk bild av den direkta nanoskrivningen av O-FIB (vänster) och bilden av friformsmönstret erhållet med dubbelbrytningsmikroskop (höger, övre) och svepelektronmikroskop (höger, lägre). Upphovsman:av Zhen-Ze Li, Lei Wang, Hua Fan, Yan-Hao Yu, Qi-Dai Chen, Saulius Juodkazis och Hong-Bo Sun
Lasrar blir ett av de dominerande verktygen i nuvarande tillverkningsindustri. Mycket arbete har ägnats åt att förbättra bearbetningsnoggrannheten, och rumsliga upplösningar så låga som mikrometer har uppnåtts vid laserskärning, svetsning, markering och stereolitografi i en atmosfärisk miljö. Femtosekundlasern (fs-laser) är ett särskilt lovande tillvägagångssätt ur denna synvinkel, förutom dess tredimensionella (3-D) bearbetningskapacitet och bredspektrum materialanvändbarhet. Superdiffraktionsbegränsade funktionsstorlekar vid en nivå på tiotals nanometer baserat på tröskelvärdet för multifotonabsorption, krympning och stimulering av utsläppsminskningseffekter har också förverkligats vid fs-laserinducerad fotokokning av polymerer, som tyvärr inte är tillämpliga på fasta material. Optiska närfältstekniker ger ett alternativt superupplösningsschema genom att lokalisera ljusfält till nanometerskalor med de fysiska formerna av skarpa spetsar, små bländare, nanopartiklar och små utskott. Ändå, dessa tillvägagångssätt förlitar sig ofta på tunga rörelser och inriktningssystem för att upprätthålla exakt avstånd mellan sond-substrat för praktisk tillverkning/mönster genomströmning på grund av det närliggande fältets förflyttande natur.
En innovativ optisk mönstringsteknik som tillåter vakuumfri högupplöst behandling som är jämförbar med konventionell FIB-behandling är mycket önskvärd. I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och applikationer , forskare från State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Institutionen för precisionsinstrument, Tsinghua-universitetet, Peking, Kina, statens nyckellaboratorium för integrerad optoelektronik, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun, Kina, och anläggningen för nanoteknik, Swinburne tekniska universitet, Australien rapporterade en optisk fjärrinducerad närfältavbrott (O-FIB) metod, vilket gör att nanofabricering kan tillämpas på nästan alla fasta material i atmosfären. Skrivningen initieras från nanohål skapade av femtosekundlaserinducerad multiphotonabsorption och dess skärande "knivkant" skärps av fjärrreglerad förbättring av det optiska närfältet. En rumslig upplösning på under 20 nm (λ/40 för ljusvåglängd λ) uppnås lätt. O-FIB styrks av en enkel polariseringskontroll av infallsljuset för att styra nanospårskrivning längs det designade mönstret.
"Enligt det kontinuerliga gränsvillkoret för den normala komponenten för elektrisk förskjutning, vi observerade experimentellt ljusfältets nanolokalisering och polarisation-vertikal förbättring runt nanohålet, vilket möjliggör direktkontroll av närfältförbättringen för nanoablation av fjärran. Baserat på denna idé, vi har insett gratis nanoskrivning med upplösningar så höga som 18 nm genom att manipulera laserpolarisering och strålens bana i realtid. "
"För den självregleringseffekt som induceras av återkopplingen mellan ljus och de ursprungliga fröna, vårt tillvägagångssätt har den inneboende robustheten mot den initiala ablationens stokastiska natur och förmågan att manipulera linjebredden. Vår metod visar fri sömlös skrivning av nanospår med kontrollerbar längd, separation och bana. Under tiden, universaliteten i såddseffekten möjliggör ett utskriftsläge med stor yta som är överlägset konventionell FIB. "
"Vår presenterade teknik har öppnat en ny era av högeffektiv nanomaskinering. Den kan användas för olika material och ytor inom nanoelektronik, nanofluider, och nanomediciner. Möjligheten vi visar här att direkt manipulera det nära fältet genom det bortre fältet, kan inspirera forskarna att skjuta femtosekundlasernanofabrikationen eller till och med andra områden för den optiska behandlingen till en högre nivå, "Forskarna förutspår.
