表面微納結(jié)構(gòu)已經(jīng)在微電子、半導(dǎo)體、太陽能電池、發(fā)光二極管、等離子基元、仿生材料、超材料、細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大地推動了表面科學(xué)與工程的進(jìn)展。隨著人們對各種表面新奇特性研究的深入，各種新型表面結(jié)構(gòu)不斷被提出。這些新型的結(jié)構(gòu)，特別是復(fù)雜的多級次表面結(jié)構(gòu)對微加工技術(shù)在成本、工藝、批量生產(chǎn)、精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和可控加工等方面提出了許多新的挑戰(zhàn)，目前的常規(guī)微納加工方法已經(jīng)難以滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工需要。近十多年來，新型微加工方法的研究獲得長足進(jìn)展，各種巧妙的方法不斷涌現(xiàn)，如：納米球光刻、晶界光刻、嵌段共聚物微相分離法、礦物沉積仿生微結(jié)構(gòu)、應(yīng)力應(yīng)變微結(jié)構(gòu)等�；�于應(yīng)變的方法由于可以低成本、大面積制造微結(jié)構(gòu)，已經(jīng)被認(rèn)為是一種非常有前景的新方法，去年發(fā)表在《科學(xué)》上的相關(guān)文章進(jìn)一步印證了這一觀點(diǎn)（Science 2015，347154-159）。中國科學(xué)院納米科學(xué)*創(chuàng)新中心和國家納米科學(xué)中心的劉前課題組長期致力于新概念加工方法的研發(fā)工作，創(chuàng)新性地提出了激光誘導(dǎo)模量調(diào)控的應(yīng)變誘導(dǎo)的新思路，并取得了一系列的研究成果（Adv. Mater.2012，24，3010-3014； Nanoscale 2012，4，1545-1548；Nanoscale 2013，5，8351–8354）。*近，該課題組發(fā)展了一種“2D打印，3D成型”的新技術(shù)，可用來制備各種復(fù)雜的三維表面結(jié)構(gòu)。該法具有工藝簡單、成本低、可精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和可控加工、易于大批量制造、與成熟的平面制造工藝相兼容等優(yōu)點(diǎn)。

    一般來講，當(dāng)一個(gè)激光脈沖打在一個(gè)下軟上硬的雙層薄膜上時(shí)，被激光打過的點(diǎn)會發(fā)生一個(gè)微小的結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致該點(diǎn)模量的改變，進(jìn)一步對其加熱至下層材料的玻璃化溫度附近，則在此點(diǎn)會發(fā)生一個(gè)乳突狀塑性形變結(jié)構(gòu)。以此點(diǎn)狀應(yīng)變結(jié)構(gòu)作為“激光誘導(dǎo)基本單元”，則任意復(fù)雜的結(jié)構(gòu)都可以通過“激光誘導(dǎo)基本單元”疊加實(shí)現(xiàn)。更有趣的是，這樣“激光誘導(dǎo)基本單元”可以用一個(gè)機(jī)械波的阻尼函數(shù)精準(zhǔn)地描述，從而這樣的點(diǎn)之間的相互作用則服從機(jī)械波的疊加原理，這意味著可以解析設(shè)計(jì)任意的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。也就是說，對任意所需的立體結(jié)構(gòu)通過數(shù)學(xué)逆變換可以獲得其平面打印結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的簡單加工。此外，由于“激光誘導(dǎo)基本單元”可受到加熱溫度、加熱時(shí)間、激光功率、激光脈寬、材料組成等多因素的調(diào)控，為在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)提供了多自由度靈活調(diào)控手段。這樣的方法將一個(gè)復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)加工轉(zhuǎn)化為一個(gè)簡單的平面制造問題，大大簡化了制造工藝并可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多級次結(jié)構(gòu)的低成本、可設(shè)計(jì)、大面積和高度可控制造。與目前主流“減材”制造加工技術(shù)（自上而下）和流行的“增材”3D打印技術(shù)相比，該方法“既不增材，也不減材”，更加綠色。

    在這個(gè)工作中，一種復(fù)雜的三維微透鏡陣列（每個(gè)透鏡由中間的凸透鏡和邊緣的凹透鏡以及六個(gè)二級微小凸透鏡組成）也被展示，這種結(jié)構(gòu)是通過激光打印的平面蜂窩結(jié)構(gòu)加熱形成，它可以在不同的位置成實(shí)像和虛像。進(jìn)一步研究表明，以此復(fù)雜浮雕結(jié)構(gòu)作為投影光刻模板，可以在不同像面上產(chǎn)生數(shù)百個(gè)猶如萬花筒般的不同圖像。只使用一個(gè)模板就可以制造多種不同的光刻圖案，為解決日益飛升的掩模版成本問題提供了一條全新的思路。

    該工作以Kaleidoscopic imaging patterns of complex structures fabricated by laser-induced deformation 為題已發(fā)表于12月2日的《自然-通訊》（Nature Communications 2016，7，13743）。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃納米科技重點(diǎn)專項(xiàng)以及中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國家基金委和歐盟項(xiàng)目的支持。