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清华材料学院钟敏霖教授课题组用超快激光制备出最黑人工金属表面

6月30日,龙虎押注技巧稳赢钟敏霖教授课题组在美国化学学会刊物《ACS 纳米》(ACS Nano)期刊(影响因子13.942)在线发表了题为“金属表面微纳米结构双级调控实现极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。该成果提出了一种基于超快激光脉冲注入调控的金属表面微米-纳米双尺度复合结构双级调控制备新方法,通过对超快激光加工过程中脉冲注入数量和注入方式的灵巧控制,实现了对微米尺度结构和纳米尺度结构的分别有效调控,从而可以同时发挥微米尺度结构的几何陷光效应和纳米尺度结构的等效介质效应,最终达到优异的高效抗反射性能。这是利用超快激光在可控微纳米制备方面取得的最新研究进展。该方法对于铜(Cu)、钛(Ti)、钨(W)等多种金属均有效,可在其表面分别获得1.4%,0.29%,2.5%的已知最低金属表面反射率,是一种在金属表面可控构建微纳米复合功能结构的通用方法。


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图1 超快激光脉冲注入双级调控金属表面微米-纳米双尺度结构新方法

 

表面微纳米复合结构在抗反射、自清洁、高效催化等领域具有重要应用,而表面微纳米结构的可控制备是其中的核心问题。超快激光加工作为一种微纳米制造方法,已为人们所熟知,并在微米尺度结构的高效灵活可控加工方面具有突出优势,但其所形成的纳米结构多为微米结构加工过程中诱导而成,无法对其进行有效的控制。其他纳米制造手段,如电子束光刻、化学合成等,虽然可以形成可控的纳米结构,但无法有效构建出微纳米复合的结构特征。本论文成果,打破了之前超快激光只能可控加工微米尺度结构的限制,在微米-纳米双尺度结构的双级分别可控制备方面迈出扎实一步,为表面微纳米复合功能结构的有效构建提供了新的思路和方法。


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图2 双级调控金属表面微纳米结构及优异抗反性能


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3 获得最黑人工金属表面

 

该论文通讯作者为材料学院钟敏霖教授,第一作者为范培迅博士。该成果是材料学院钟敏霖教授组和精仪系金国藩院士、白本锋副教授组通力合作的成果,发挥了材料与光学两个学科的优势。该工作得到了国家自然科学基金重大国际合作项目以及面上项目的支持。

 

期刊名称:《ACS 纳米》(ACS Nano)

在线时间:2017年6月30日

论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b03673

供稿:材料学院

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