清華材料學(xué)院鐘敏霖教授課題組用超快激光制備出最黑人工金屬表面
6月30日，清華大學(xué)材料學(xué)院鐘敏霖教授課題組在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)刊物《ACS 納米》（ACS Nano）期刊（影響因子13.942）在線發(fā)表了題為“金屬表面微納米結(jié)構(gòu)雙級(jí)調(diào)控實(shí)現(xiàn)極低反射率的通用方法”（A General Strategy Towards Dual-Scale Controlled Metallic Micro-Nano Hybrid Structures with Ultralow Reflectance）的研究成果。該成果提出了一種基于超快激光脈沖注入調(diào)控的金屬表面微米-納米雙尺度復(fù)合結(jié)構(gòu)雙級(jí)調(diào)控制備新方法，通過(guò)對(duì)超快激光加工過(guò)程中脈沖注入數(shù)量和注入方式的靈巧控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微米尺度結(jié)構(gòu)和納米尺度結(jié)構(gòu)的分別有效調(diào)控，從而可以同時(shí)發(fā)揮微米尺度結(jié)構(gòu)的幾何陷光效應(yīng)和納米尺度結(jié)構(gòu)的等效介質(zhì)效應(yīng)，最終達(dá)到優(yōu)異的高效抗反射性能。這是利用超快激光在可控微納米制備方面取得的最新研究進(jìn)展。該方法對(duì)于銅（Cu）、鈦（Ti）、鎢（W）等多種金屬均有效，可在其表面分別獲得1.4%，0.29%，2.5%的已知最低金屬表面反射率，是一種在金屬表面可控構(gòu)建微納米復(fù)合功能結(jié)構(gòu)的通用方法。
圖1?超快激光脈沖注入雙級(jí)調(diào)控金屬表面微米-納米雙尺度結(jié)構(gòu)新方法
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表面微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)在抗反射、自清潔、高效催化等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，而表面微納米結(jié)構(gòu)的可控制備是其中的核心問(wèn)題。超快激光加工作為一種微納米制造方法，已為人們所熟知，并在微米尺度結(jié)構(gòu)的高效靈活可控加工方面具有突出優(yōu)勢(shì)，但其所形成的納米結(jié)構(gòu)多為微米結(jié)構(gòu)加工過(guò)程中誘導(dǎo)而成，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效的控制。其他納米制造手段，如電子束光刻、化學(xué)合成等，雖然可以形成可控的納米結(jié)構(gòu)，但無(wú)法有效構(gòu)建出微納米復(fù)合的結(jié)構(gòu)特征。本論文成果，打破了之前超快激光只能可控加工微米尺度結(jié)構(gòu)的限制，在微米-納米雙尺度結(jié)構(gòu)的雙級(jí)分別可控制備方面邁出扎實(shí)一步，為表面微納米復(fù)合功能結(jié)構(gòu)的有效構(gòu)建提供了新的思路和方法。
圖2 雙級(jí)調(diào)控金屬表面微納米結(jié)構(gòu)及優(yōu)異抗反性能
圖3 獲得最黑人工金屬表面
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該論文通訊作者為材料學(xué)院鐘敏霖教授，第一作者為范培迅博士。該成果是材料學(xué)院鐘敏霖教授組和精儀系金國(guó)藩院士、白本鋒副教授組通力合作的成果，發(fā)揮了材料與光學(xué)兩個(gè)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大國(guó)際合作項(xiàng)目以及面上項(xiàng)目的支持。
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期刊名稱：《ACS 納米》（ACS Nano）
在線時(shí)間：2017年6月30日
論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b03673
供稿：材料學(xué)院
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