CZ2012168A3 - Method of shaping 2D optical and metaoptical structures on a polymer surface - Google Patents
Method of shaping 2D optical and metaoptical structures on a polymer surface Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2012168A3 CZ2012168A3 CZ20120168A CZ2012168A CZ2012168A3 CZ 2012168 A3 CZ2012168 A3 CZ 2012168A3 CZ 20120168 A CZ20120168 A CZ 20120168A CZ 2012168 A CZ2012168 A CZ 2012168A CZ 2012168 A3 CZ2012168 A3 CZ 2012168A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- polymer
- scanning
- laser beam
- polymer layer
- thin
- Prior art date
Links
Abstract
Zpusob 2D tvarování polymerních nanostruktur spocívá v tom, ze povrch polymeru je vystaven periodickému tepelnému pusobení fokusovaného a povrchove skenujícího laserového svazku s vlnovou délkou odpovídající maximu absorpce daného polymeru a s výkonem umoznujícím prekrocení teploty tecení tvarového polymeru. Absorpcní vlastnosti polymeru lze v prípade potreby upravit povrchovou nebo objemovou dotací vhodnou látkou. Pro výrobu slozitejsích struktur (napr. matric pro optické metamateriály) je proces doplnen soucasným mechanickým pohybem povrchu polymeru v rovine kolmé vuci skenujícímu laserovému paprsku ve smeru skenování a následne pootocen o úhel v rozmezí 0,1.degree. az 359,9.degree. k puvodnímu smeru skenování s opetovným skenováním téhoz místa v téze rovine.The method of 2D shaping of polymeric nanostructures is that the surface of the polymer is subjected to a periodic thermal treatment of the focused and surface-scanning laser beam with a wavelength corresponding to the maximum absorption of the polymer and with the power to allow the molding polymer to overflow. The absorption properties of the polymer can, if desired, be adjusted by surface or volume doping with a suitable substance. To produce more complex structures (e.g., matrices for optical metamaterials), the process is complemented by the simultaneous mechanical movement of the polymer surface in a plane perpendicular to the scanning laser beam in the scanning direction and then rotated by an angle of 0.1.degree. az 359,9.degree. to the original scan direction with re-scanning the same location in the same plane.
Description
Způsob vytvarování 2D optických a metaoptických struktur na povrchu polymeruMethod for shaping 2D optical and metaoptical structures on polymer surface
Oblast technikyTechnical field
Způsob 2D tvarování povrchu polymeru pro výrobu optických a metaoptických součástek (dále 2D) se týká výroby povrchově strukturovaných polymerních materiálů a zejména tenkých polymerních vrstev jako matric pro kompozitní optické metamateriály. Předpokládané aplikace jsou v oblasti zobrazovacích systémů pro senzory, rezonátorů pro nanofotoniku a dále pak zejména v oblasti hyperčoček poskytujících obrovské rozlišovací schopnosti a v neposlední řadě i v oblasti ovlivnění viditelnosti předmětů.The method of 2D molding a polymer surface for manufacturing optical and metaoptical components (hereinafter 2D) relates to the production of surface-structured polymeric materials and in particular thin polymer layers as matrices for composite optical metamaterials. Intended applications are in the field of imaging systems for sensors, resonators for nanophotonics and especially in the field of hyper-lenses providing huge resolution and last but not least also in the field of affecting the visibility of objects.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Pro formování polymerních struktur se využívá řady postupů. Nej známějším je optická litografie (L. Ellada, L. W. Shacklette IEEE J. Selecí. Topics Quan. Electron. 2000, 6, 54). Nevýhodou je difrakční omezení vyplývající z vlnové délky použitého záření. Dále je třeba k výrobě motivů selektivní leptání, které z principu omezuje jejich kvalitu. Metody schopné nahradit fotolitografii spočívají v expozici polymemí vrstvy elektronovým nebo iontovým svazkem. Takto lze dosáhnout rozměru řadově menších, tj. několik desítek nm. Pro praktické využití těchto postupů je nutné mimořádně složité vybavení s drahým a náročným provozem. Je značně omezena rychlost výroby tzv. průchodnost i plocha strukturovaných materiálů - řádově jen 100 pm x 100 pm. (U. K. Chettiar, A. V. Klidishev, Η. K. Yuan Optics Letters 2007, 32, 1671; C. Enkrich, F. Pérez-Willard,Numerous processes are used to form polymer structures. The best known is lithography (L. Ellada, L.W. Shacklette IEEE J. Selec. Topics Quan. Electron. 2000, 6, 54). The disadvantage is the diffraction limitation resulting from the wavelength of the radiation used. In addition, selective etching is required for the production of motifs, which in principle limits their quality. Methods capable of replacing photolithography include exposing the polymer layer to an electron or ion beam. In this way, it is possible to achieve a smaller dimension, ie several tens of nm. Extremely complex equipment with expensive and demanding operation is required for the practical application of these procedures. The throughput and the surface area of structured materials are considerably limited - only 100 pm x 100 pm. (U. K. Chettiar, A. V. Klidishev, Η K. Yuan Optics Letters 2007, 32, 1671; C. Enkrich, F. Perez-Willard,
D. Gerthsen, Advanced Materials 2005,17, 2547).D. Gerthsen, Advanced Materials 2005, 17, 2547).
Bylo proto navrženo několik dalších nestandardních postupů využívajících nestabilitu tenkých polymerních filmů způsobenou působením gradientu tepelného nebo elektrického pole (E. Schaffer,Several other non-standard processes have therefore been proposed utilizing the instability of thin polymer films due to thermal or electric field gradient (E. Schaffer,
S. Harkema, M. Roerdink, R. Blossey, U. Steiner, Adv. Mater., 2003, 15, 514,S. Harkema, M. Roerdink, R. Blossey, U. Steiner, Adv. Mater. 2003, 15, 514,
E. Schaffer, T. Thum-Albrecht, T. P. Russell, U. Steiner, Nátuře, 2000, 403, 874).E. Schaffer, T. Thum-Albrecht, T.P. Russell, U. Steiner, Nature, 2000, 403, 874).
Gradient se zavádí pomocí horní strukturované masky. V místě nejvýššího gradientu dochází k největší nestabilitě a tvarovaní polymeru. Takto byly připravené struktury s nanometrickými rozměry. Výroba potřebných masek vyžaduje elektronovou litografii i v tomto případě.The gradient is introduced using the upper structured mask. At the highest gradient site, the greatest instability and shaping of the polymer occurs. Thus, structures with nanometric dimensions were prepared. The production of the necessary masks also requires electron beam lithography.
Během posledních let byly vyvinuty další postupy; k nejzajímavějším patří lisování (molding), ražení (embossing), tisk (printing) (W. Wu , E. Kim, E. Ponizovskaya, Applied Physics A: Materials Science & Processing 2007, 87, 143; S. W. Pang, T. Tamamura, M. Nakao, J. Vac. Sci. Technol. B 1998, 16).Other procedures have been developed in recent years; the most interesting are molding, embossing, printing (W. Wu, E. Kim, E. Ponizovskaya, Applied Physics A: Materials Science & Processing 2007, 87, 143; SW Pang, T. Tamamura , M. Nakao, J. Vac. Sci. Technol. B 1998, 16).
Zmíněné postupy jsou však omezeny výrobou samotné raznice ale i molekulovou hmotností polymeru a jeho povrchovými vlastnostmi.However, these processes are limited by the production of the die itself, but also by the molecular weight of the polymer and its surface properties.
• ·• ·
Pro polymery, které mají kovalentně navázané azo-skupiny byl prokázán i způsob formování pomocí expozice dvěma interferujícími svazky koherentního laserového záření. Takto byla tvarována prostorová periodická struktura, která odpovídala prostorovému rozložení intenzity koherentního světla. Toto tvarování polymeru souvisí s fotomigrací a fotoorientací azo-skupin ( K. G. Yager, C. J. Barrett, Curr. Opin. Solid Statě Mater. Sci. 2001, 5, 487; C. Hubert, C. FioriniDebuisschert, I. Maurin, J.-M. Nunzi, P. Raimond, Adv. Mater. 2002, 14, 729; K. Takada, Η. B. Sun, S. Kawata, Applied Physics Letters 2005, 86; F. Formanek, N. Takeyasu, T. Tanaka, Applied Physics Letters 2006, 88)For polymers having covalently bonded azo groups, the method of forming by exposure to two interfering beams of coherent laser radiation has also been shown. Thus, the spatial periodic structure was shaped to correspond to the spatial distribution of the coherent light intensity. This shaping of the polymer is related to the photomgration and photoorientation of the azo groups (KG Yager, CJ Barrett, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2001, 5, 487; C. Hubert, C. FioriniDebuisschert, I. Maurin, J.-M. Nunzi, P. Raimond, Adv. Mater., 2002, 14, 729, K. Takada, B. B. Sun, S. Kawata, Applied Physics Letters 2005, 86, F. Formanek, N. Takeyasu, T. Tanaka, Applied Physics Letters 2006)
V některých posledních pracích bylo popsáno tvarování struktur i pomocí jednoho laserového svazku (C. Hubert, C. Fiorini-Debuisschert, I. Maurin, J.-M. Nunzi, P. Raimond, Adv. Mater. 2002, 14, 729).In some recent works, the formation of structures using a single laser beam has also been described (C. Hubert, C. Fiorini-Debuisschert, I. Maurin, J.-M. Nunzi, P. Raimond, Adv. Mater. 2002, 14, 729).
Při přípravě této struktury dochází k interferenci mezi dopadajícím paprskem a paprskem odraženým od spodní strany substrátu. Nevýhodou je, že tyto metody lze aplikovat jen na polymery typu azo-polymerů.In preparing this structure, interference occurs between the incident beam and the beam reflected from the underside of the substrate. The disadvantage is that these methods can only be applied to polymers of the azo-polymer type.
Dnes je značná pozornost věnována ještě dvěma technikám - přímému psaní elektronovým svazkem a rýhování zaostřeným iontovým svazkem (S. Griffith, M. Mondol, D. S. Kong, J. Vac. Sci. Technol. B 2002, 14). U obou metod, které jsou velmi složité a časově náročné, dále vyvstává problém s použitím vhodných materiálů při vzorkování a depozici.Today, much attention is paid to two other techniques - direct electron beam writing and focusing by focused ion beam (S. Griffith, M. Mondol, D. S. Kong, J. Vac. Sci. Technol. B 2002, 14). Furthermore, both methods, which are very complex and time consuming, have the problem of using suitable materials in sampling and deposition.
V patentu č. 2009-656 byla popsána metoda modifikace polymemího povrchu skenujícím laserovým svazkem za současného mechanického pohybu vzorku. Tato metoda umožní tvarování povrchu různých polymerů s využitím teplotního gradientu působícím laserovým svazkem. Výhodou této metody je, že periodicita připravených struktur nezávisí na použité vlnové délce. Tato metoda je velmi jednoduchá, ale umožňuje přípravu jen ID struktur, v literatuře známých jako jednoduché difrakční mřížky.In Patent No. 2009-656, a method of modifying a polymeric surface by a scanning laser beam while simultaneously mechanically moving the sample was described. This method will allow the shaping of the surface of various polymers using a temperature gradient applied by the laser beam. The advantage of this method is that the periodicity of the prepared structures does not depend on the wavelength used. This method is very simple, but allows only ID structures, known in the literature as simple diffraction gratings, to be prepared.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nevýhody odstraňuje způsob tvarování nanostruktumí dvojité difrakční mřížky v polymerní matrici vystavením povrchu polymeru nebo tenké polymerní vrstvy periodickému tepelnému působení fokusovaného a povrchově skenujícího laserového paprsku o vlnové délce shodné s vlnovou délkou odpovídající maximální absorpci použitého polymeru a s výkonem umožňujícím překročení teploty tečení tvarovaného polymeru, přičemž se povrch polymeru nebo tenké polymerní vrstvy na podložce pohybuje v rovině kolmé vůči skenujícímu laserové mu paprsku a pohybuje se ve směru skenování nebo kolmo na směr skenování, spočívající v tom, že povrch polymeru nebo tenké polymerní vrstvy s vytvořenou strukturou se následně pootočí v rovině kolmé vůči skenujícímu laserovému paprsku o úhel v rozmezí 0,1° až 359,9° a podrobí se opět • ·These disadvantages are overcome by a method of shaping double diffraction grating nanostructures in a polymer matrix by exposing the surface of the polymer or thin polymer layer to a periodic heat treatment of a focused and surface-scanning laser beam of wavelength equal to the wavelength corresponding to maximum absorption of the polymer used. the surface of the polymer or thin polymer layer on the support moves in a plane perpendicular to the scanning laser beam and moves in a scanning direction or perpendicular to the scanning direction, in that the surface of the polymer or thin polymer layer with the formed structure is subsequently rotated in a plane perpendicular to the scanning laser beam at an angle between 0.1 ° and 359.9 ° and subjected again •
v témže místě periodickému tepelnému působení fokusovaného a povrchově skenujícího laserového paprsku, přičemž se povrch polymeru nebo tenké polymemí vrstvy na podložce pohybuje v rovině kolmé vůči skenujícímu laserovému paprsku a pohybuje se ve směru skenování nebo kolmo na směr skenování.at the same location, the periodic thermal action of the focused and surface-scanning laser beam, wherein the surface of the polymer or thin polymer layer on the substrate moves in a plane perpendicular to the scanning laser beam and moves in the scanning direction or perpendicular to the scanning direction.
Skenování polymeru nebo tenké polymemí vrstvy se znovu opakuje v témže místě ve zvoleném úhlu na primárně vytvořenou strukturu. Polymer nebo tenká polymemí vrstva je tak dvakrát modifikována v témže místě.The scanning of the polymer or thin polymer layer is repeated at the same location at the selected angle for the primary formed structure. Thus, the polymer or thin polymer layer is modified twice at the same site.
Pro vylepšení odezvy při následném skenování je možné na polymer nebo tenkou polymemí vrstvu napařit barvivo zvyšující absorpci laserového paprsku při dané vlnové délce. Navrženým způsobem lze tvarovat různé druhy polymerů, včetně polymerů s chemicky navázanými chromofory či fotorezisty, které opět zvyšují absorpci laserového paprsku při použité vlnové délce .To improve the response in subsequent scanning, it is possible to steam a dye enhancing the absorption of the laser beam at a given wavelength onto the polymer or thin polymer layer. Various types of polymers can be formed in the proposed manner, including polymers with chemically bonded chromophores or photoresists, which again increase the absorption of the laser beam at the wavelength used.
Tento způsob dovoluje vytváření 2D struktur. Je možné vytvořit soustavu bodů, děr nebo struktury tzv. rybářské sítě. Planámí symetrie těchto struktur může být změněna z pravoúhlých obrazců (čtverce a/nebo obdélníky) na kosoúhlé motivy (kosočtverce a/nebo kosoobdélníky).This method allows the creation of 2D structures. It is possible to create a system of points, holes or structures of the so-called fishing net. The planar symmetry of these structures can be changed from rectangular patterns (squares and / or rectangles) to rectangular motifs (rhombuses and / or rectangles).
Metoda byla upravena použitím technologického mezikroku depozice organického barviva vybraného ze skupin ftalocyaninů, porfyrinů, azo-barviv pro tvarování polymerů ze skupiny fotorezistů.The method was modified using an intermediate step of deposition of an organic dye selected from the group of phthalocyanines, porphyrins, azo dyes for shaping polymers of the photoresist group.
Struktury rybářské sítě je možné selektivně pokovit a získat tak mikrorezonátory a optické rezonátory, na nichž jsou založeny vlastnosti metamateriálů.The structures of the fishing net can be selectively plated to obtain microresonators and optical resonators on which the properties of metamaterials are based.
Způsobem podle vynálezu lze na povrchu polymeru připravit uspořádání dvou plynule se překrývajících mřížek odborně označované jako struktura rybářské sítě. Její parametry (periodicita, amplituda, druh symetrie) určuje míra dotace látkou absorbující laserové záření (0,01 až 10 hmotnostních procent barviva v polymeru), rychlost mechanického pohybu polymeru nebo polymemí vrstvy (0,01 až 100 pm/s), výkon laseru (0,1 až 1000 mW) a rychlost a způsob skenování (struktury pravoúhlé a/nebo kosoúhlé symetrie).By the method according to the invention, an arrangement of two continuously overlapping grids known as the fishing net structure can be prepared on the polymer surface. Its parameters (periodicity, amplitude, kind of symmetry) are determined by the rate of the laser absorbing substance (0.01 to 10% by weight of the dye in the polymer), the speed of mechanical movement of the polymer or polymer layer (0.01 to 100 pm / s) (0.1 to 1000 mW) and scan speed and method (rectangular and / or angular symmetry structures).
Zařízení pro přípravu 2D tvarovaných polymerních nanostruktur podle vynálezu sestává z pohyblivého stolku, na kterém je umístěn polymer nebo tenká polymemí vrstva s podložkou a zdroje laserového fokusovaného svazku , který umožňuje skenování po řádcích povrchu polymeru nebo tenké polymemí vrstvy, zaostřeným laserovým svazkem při současném pohybu stolku v rovině kolmé vůči skenujícímu laserovému paprsku.The device for preparing 2D shaped polymer nanostructures according to the invention consists of a movable stage on which a polymer or thin polymer layer with a substrate is placed and a laser focus beam source that allows scanning along the rows of the polymer or thin polymer layer through the focused laser beam. in a plane perpendicular to the scanning laser beam.
Způsob 2D tvarování povrchu polymerů nebo polymerních tenkých vrstev v oblasti nanorozměrů podle vynálezu je jednoduchý a levný . V průběhu přípravy struktury rybářské sítě a • *· · ···· ·»»···· · · dalších struktur lze jednoduchou změnou směru pohybu, rychlosti pohybu, výkonu laseru plynule měnit jejich geometrické, optické, povrchové a materiálové parametry.The method of 2D surface shaping of polymers or polymer thin films in the nanoscale region of the invention is simple and inexpensive. During the preparation of the fishing net structure and other structures, their geometrical, optical, surface and material parameters can be smoothly changed by simply changing the direction of movement, speed of movement, and laser power.
Novost řešení spočívá v periodickém ohřevu povrchu polymeru nad teplotu tečení Tf při současném mechanickém pohybu polymeru s možností překryvu vytvořených dílčích struktur. Tento levný technologický způsob doplněný o selektivní stínové napaření stříbra je využitelný pro výrobu optických metamateriálů s možností operativně měnit periodicitu a amplitudu struktur.The novelty of the solution lies in the periodic heating of the polymer surface above the pour point Tf with simultaneous mechanical movement of the polymer with the possibility of overlap of the formed partial structures. This inexpensive technological method, supplemented by selective shadow vapor deposition of silver, is useful for the production of optical metamaterials with the possibility of operatively changing the periodicity and amplitude of structures.
Přehled obrázkůOverview of pictures
Obr la znázorňuje uspořádání tenké polymerní vrstvy 1 dotované porfyrinem nanesené na podložceFig. 1a shows an arrangement of a thin polymeric layer 1 doped with porphyrin deposited on a support
2.2.
Obr lb znázorňuje totéž uspořádání po aplikaci laserového svazku.Fig. 1b shows the same arrangement after application of the laser beam.
Obr lc znázorňuje totéž uspořádání po aplikaci laserového svazku se současným pohybem stolku 4 ve zvoleném směru.Figure 1c shows the same arrangement after application of the laser beam with simultaneous movement of the stage 4 in the selected direction.
Obr ld znázorňuje vytvarovanou mřížku pootočenou 5 o úhel v rozmezí 0,1° až 359.9°.Fig. 1d shows a shaped grid rotated 5 by an angle in the range of 0.1 ° to 359.9 °.
Obr le znázorňuje zopakování kroku a-c s vytvořením struktury rybářské sítě.Fig. 1e shows a repetition of step a-c to form a fishing net structure.
Obr. 2 znázorňuje vytvarované struktury rybářské sítě podle příkladu 1.Giant. 2 shows the shaped structures of a fishing net according to Example 1.
Vynález j e blíže obj asněn na příkladech konkrétního provedení:The invention is illustrated by the following examples:
Příklady provedeníExamples
PřikladlHe did
Na odstřeďovacím zařízení při 1500 otáčkách byla připravena vrstva polymethymethakrylátu (PMMA) ze 7 % roztoku polymeru v 1,2-dichlorethanu objemově dotovaného porfyrinem (mesotetrafenilporfyrin) o výsledné tloušťce filmu 5000 nm. Porfyrin je látka s vysoce účinnou absorpcí světla na vlnové délce ca 400 nm. Dále byla polymerní vrstva vystavena periodickému tepelnému působení fokusovaného a povrchově skenovaného laserového svazku s výkonem 400 pW a současnému mechanickému pohybu polymerní vrstvy ve směru skenování (2 pm/s). V dalším kroku byla podložka s první částí požadované struktury na polymerní vrstvě pootočena o 90° a skenování bylo zopakováno s výkonem 400 pW při současném mechanickém pohybu polymerní vrstvy ve směru skenování (2 pm/s). Takto byly připraveny struktury rybářské sítě s periodicitou 1,5 pm a amplitudou 0,5 pm (obr. 2a,c,d).A polymethymethacrylate (PMMA) layer of 7% polymer solution in 1,2-dichloroethane, volume doped with porphyrin (mesotetrafenilporphyrin), with a final film thickness of 5000 nm was prepared on a centrifuge at 1500 rpm. Porphyrin is a substance with high efficiency light absorption at a wavelength of ca 400 nm. Further, the polymer layer was exposed to a periodic heat treatment of a focused and surface-scanned laser beam of 400 pW and simultaneously mechanical movement of the polymer layer in the scanning direction (2 µm / s). In the next step, the substrate with the first portion of the desired structure on the polymer layer was rotated 90 ° and the scanning was repeated at 400 pW while simultaneously moving the polymer layer in the scanning direction (2 µm / s). Thus, fishing net structures were prepared with a periodicity of 1.5 µm and an amplitude of 0.5 µm (Fig. 2a, c, d).
Příklad 2Example 2
Experimentální uspořádání a příprava vzorku bylo stejné jako v příkladě 1. Měnila se rychlost mechanického pohybu. Periodicita připravené struktury byla úměrná rychlosti pohybu. Tímto způsobem byla dosažena periodicita od 700 nm do 2 pm. Bylo možné měnit periodicitu bezprostředně během přípravy a tak realizovat i prostorově modulovanou strukturu rybářské sítě se čtvercovým a/nebo obdélníkovým vzorem.The experimental setup and sample preparation was the same as in Example 1. The speed of mechanical movement was varied. The periodicity of the prepared structure was proportional to the speed of movement. In this way, a periodicity of from 700 nm to 2 µm was achieved. It was possible to change the periodicity immediately during preparation and thus to realize the spatially modulated structure of the fishing net with a square and / or rectangular pattern.
Příklad 3Example 3
Experimentální uspořádání a příprava vzorku bylo stejné jako v příkladě 1. Měnila se koncentrace roztoku porfyrinu od 2 do 4 % a tím množství absorbující látky na povrchu polymeru. Tímto způsobem byla ovlivněna především amplituda připravených struktur rybářských sítí od 100 nm do 1 pm.The experimental setup and sample preparation were the same as in Example 1. The concentration of the porphyrin solution was varied from 2 to 4% and thus the amount of absorbing substance on the polymer surface. In particular, the amplitude of the prepared fishing net structures from 100 nm to 1 µm was affected in this way.
Příklad 4Example 4
Experimentální uspořádání a příprava vzorku bylo stejné jako v příkladě 1. Výkon laseru se měnil od 250 do 500 pW. Tímto způsobem bylo možné bezprostředně během přípravy měnit amplitudu jednotlivých částí rybářských sítí od 100 nm do 1 pm.The experimental setup and sample preparation was the same as in Example 1. The laser power varied from 250 to 500 pW. In this way it was possible to vary the amplitude of the individual parts of the fishing nets from 100 nm to 1 µm immediately during preparation.
Příklad 5Example 5
Experimentální uspořádání a příprava vzorku bylo stejné jako v příkladě 1. V dalším kroku byla podložka s první částí požadované struktury na polymerní vrstvě pootočena o 45° a skenování při mírně nižším výkonu bylo zopakováno při současném mechanickém pohybu polymerní vrstvy ve směru skenování. Takto byly připraveny struktury rybářské sítě s kosoúhlou symetrií s periodicitou 0,7 až 2 pm a amplitudou 0,3 až 1 pm.The experimental setup and sample preparation was the same as in Example 1. In the next step, the washer with the first portion of the desired structure on the polymer layer was rotated by 45 ° and scanning at slightly lower power was repeated while simultaneously moving the polymer layer in the scanning direction. Thus, angular symmetry fishing net structures were prepared with a periodicity of 0.7 to 2 µm and an amplitude of 0.3 to 1 µm.
Příklad 6Example 6
Na odstřeďovacím zařízení při 1500 otáčkách byla připravena vrstva polymethymethakrylátu (PMMA) ze 7 % roztoku polymeru v 1,2-dichlorethanu (tloušťka filmu 5000 nm). Porfyrin byl následně na vrstvu polymeru vakuově napařen (v tloušťce ca 50 nm). Porfyrin je látka s vysoce účinnou absorpcí světla na vlnové délce ca 400 nm. Dále byla polymerní vrstva vystavena periodickému tepelnému působení fokusovaného a povrchově skenovaného laserového svazku s výkonem 250 až 500 pW a současnému mechanickému pohybu polymerní vrstvy ve směru skenování. V dalším kroku byla podložka s první částí požadované struktury na polymerní vrstvě pootočena o 90° a skenování při mírně nižším výkonu bylo zopakováno při současném mechanickém pohybu polymerní vrstvy ve směru skenování. Takto byly připraveny struktury rybářské sítě s periodicitou 0,7 až 2 pm a amplitudou 0,3 až 1 pm (obr. 2b).A polymethymethacrylate (PMMA) layer of 7% polymer in 1,2-dichloroethane (film thickness 5000 nm) was prepared on a centrifuge at 1500 rpm. Porphyrin was then vacuum-vaporized (approx. 50 nm thick) onto the polymer layer. Porphyrin is a substance with high light absorption at a wavelength of ca 400 nm. In addition, the polymer layer was subjected to a periodic heat treatment of a focused and surface-scanned laser beam having a power of 250 to 500 pW and simultaneous mechanical movement of the polymer layer in the scanning direction. In the next step, the washer with the first portion of the desired structure on the polymer layer was rotated 90 °, and the scan at slightly lower power was repeated while simultaneously moving the polymer layer in the scanning direction. Thus, fishing net structures were prepared with a periodicity of 0.7 to 2 µm and an amplitude of 0.3 to 1 µm (Fig. 2b).
Příklad 7Example 7
Experimentální uspořádání a příprava vzorku bylo stejné jako v příkladě 1. Následovalo vakuové napaření porfyrinu na již vytvořenou strukturu (v tloušťce ca 50 nm). V dalším kroku byla podložka • · • · s první částí požadované struktury na polymemí vrstvě pootočena o 90° a skenování při mírně nižším výkonu bylo zopakováno při současném mechanickém pohybu polymemí vrstvy ve směru skenování. Takto byly připraveny struktury rybářské sítě s periodicitou 0,7 až 2 pm a amplitudou 0,3 až 1 pm (obr. 2a,c,d).The experimental setup and sample preparation were the same as in Example 1. Vacuum vapor deposition of the porphyrin to the already formed structure (at a thickness of about 50 nm) followed. In the next step, the washer with the first portion of the desired structure on the polymer layer was rotated 90 ° and the scanning at slightly lower power was repeated while simultaneously moving the polymer layer in the scanning direction. Thus, fishing net structures were prepared with a periodicity of 0.7 to 2 µm and an amplitude of 0.3 to 1 µm (Fig. 2a, c, d).
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález je využitelný pro výrobu povrchově strukturovaných polymerních materiálů a zejména tenkých polymerních vrstev. Předpokládané aplikace jsou ve výrobě v oblasti zobrazovacích systémů pro senzory, optických metamateriálů, rezonátoru pro nanofotoniku, dále pak zejména v oblasti hyperčoček poskytujících obrovské rozlišovací schopnosti a v neposlední řadě i v oblasti ovlivnění viditelnosti předmětů.The invention is applicable to the production of surface-structured polymeric materials and especially thin polymeric layers. Intended applications are in the field of imaging systems for sensors, optical metamaterials, resonator for nanophotonics, especially in the field of hyper-lenses providing huge resolution and last but not least also in the field of affecting the visibility of objects.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2012-168A CZ305109B6 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Method of shaping 2D optical and metaoptical structures on a polymer surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2012-168A CZ305109B6 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Method of shaping 2D optical and metaoptical structures on a polymer surface |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2012168A3 true CZ2012168A3 (en) | 2013-10-09 |
CZ305109B6 CZ305109B6 (en) | 2015-05-06 |
Family
ID=49289752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2012-168A CZ305109B6 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Method of shaping 2D optical and metaoptical structures on a polymer surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ305109B6 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ306205B6 (en) * | 2015-02-04 | 2016-09-29 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Three-dimensional shaping method of composite metaoptical structures on polymer surface |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CS275001B2 (en) * | 1989-06-14 | 1991-12-17 | Vysoka Skola Chem Tech | Method of microstructures etching on n-silicon surface |
JPH1164614A (en) * | 1997-08-20 | 1999-03-05 | Ricoh Co Ltd | Optical element and production of optical element |
KR100851892B1 (en) * | 2007-06-11 | 2008-08-13 | 한국과학기술연구원 | Method for controlling a morphology of a surface of a polymer using ion-beam and a polymer with a ripple pattern on its surface fabricated thereby, and its applications |
CZ303058B6 (en) * | 2009-10-06 | 2012-03-14 | Vysoká škola chemicko - technologická v Praze | Molding method of polymeric nanostructures |
-
2012
- 2012-03-09 CZ CZ2012-168A patent/CZ305109B6/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ306205B6 (en) * | 2015-02-04 | 2016-09-29 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Three-dimensional shaping method of composite metaoptical structures on polymer surface |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ305109B6 (en) | 2015-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Harinarayana et al. | Two-photon lithography for three-dimensional fabrication in micro/nanoscale regime: A comprehensive review | |
Wang et al. | Micro‐and nanostructured lead halide perovskites: from materials to integrations and devices | |
CN110036317A (en) | Make non-homogeneous diffraction grating | |
Lyutakov et al. | Polymer surface patterning by laser scanning | |
TWI413868B (en) | Method and apparatus for generating periodic patterns by step-and-align interference lithography | |
Lérondel et al. | Nanofabrication for plasmonics | |
Salvatore et al. | Programmable surface anisotropy from polarization-driven azopolymer reconfiguration | |
CZ2012168A3 (en) | Method of shaping 2D optical and metaoptical structures on a polymer surface | |
Martinez-Chapa et al. | Two-photon polymerization as a component of desktop integrated manufacturing platforms | |
Park et al. | Fabrication of nano-precision PDMS replica using two-photon photopolymerization and vacuum pressure difference technique | |
Stokes et al. | Preparation of nanoscale gold structures by nanolithography | |
Lasagni et al. | Two‐and Three‐Dimensional Micro‐and Sub‐Micrometer Periodic Structures Using Two‐Beam Laser Interference Lithography | |
CZ2009656A3 (en) | Molding method of polymeric nanostructures | |
Jipa et al. | Femtosecond laser lithography in organic and non-organic materials | |
CN102651534A (en) | Distributed feedback type organic semiconductor laser preparation method based on laser interferometer lithography | |
Yeo et al. | Realization of multi-paired photonic crystals by the multiple-exposure nanosphere lithography process | |
JP2008512695A (en) | Photonic crystal manufacturing method | |
Kondo et al. | Three-dimensional recording by femtosecond pulses in polymer materials | |
Bonakdar et al. | Tilted exposure microsphere nanolithography for high-throughput and mask-less fabrication of plasmonic molecules | |
CN108622848B (en) | Large-area three-dimensional composite nano structure and preparation method thereof | |
Lai et al. | Fabrication of two-and three-dimensional photonic crystals and photonic quasi-crystals by interference technique | |
CN101344726B (en) | Stepping arrangement type interference microlithography and device thereof | |
Choi et al. | Simultaneous fabrication of line defects-embedded periodic lattice by topographically assisted holographic lithography | |
Lianbin et al. | Direct CW-laser writing sub-diffraction-limit nanopore array based on the low one-photon absorption of polymer | |
Salvatore et al. | Photoinduced Surface Reshaping from Azopolymer Micropillars with Programmable Anisotropy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20170309 |