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  納米圖案的制備在芯片制造、高效率LED、微流控、防偽識別等領域有著廣泛應用。納米壓印技術（NIL）是諸多納米加工技術之一，具有可大面積制造、高通量設計、廉價等優點。尤其是在柔性基底上，一般的紫外光刻技術難以實現，NIL幾乎是最優的選擇。在傳統的熱塑性納米壓印技術（T-NIL）中，納米圖案由于熱處理過程往往不可避免地出現體積收縮，影響圖案化的質量和分辨率。雖然這可由紫外固化納米壓印技術（UV-NIL）部分的解決，但UV-NIL還是很難制備可逆或多重復雜納米圖案。

  針對這一問題，北京大學于海峰研究員課題組采用液晶基高分子復合材料發明了一種簡單有效的方法，能夠快速制備柔性基底上的可信賴復雜納米圖案。所選用的光響應液晶聚合物具有可光調控力學性能，在不同光照條件下呈現出不同的力學性質狀態，即可以在玻璃態塑性-粘塑性間可逆的轉變，最終借助掩模板成功地實現了柔性基底上的非熱多重納米圖案壓印。該研究以“Athermal and Soft Multi‐Nanopattern of Azopolymer Enabled by Phototunable Mechanics ”為題發表在Angew. Chem. Int. Ed.雜志上（DOI: 10.1002/anie.201914201）。

圖1. (a)光響應液晶聚合物的光致異構化過程，(b)非熱多重納米壓印的流程示意圖

  該團隊先研究了聚合物的納米力學性能，結果顯示：光響應液晶聚合物在不同光照條件下呈現出了顯著的力學性能差異。該研究從高分子的粘塑性、松弛、蠕變等幾個角度來分析。紫外光照后的聚合物薄膜的粘塑性最強，松弛和蠕變現象最顯著，而紫外光照之前的聚合物和可見光回復的聚合物二者相似，它們的粘塑性、松弛和蠕變均遠小于經過紫外光照的聚合物（例如紫外光照后蠕變系數增加了6倍）。再結合核磁共振氫譜，發現這種差異與不同光照條件下該液晶聚合物的光穩態有關，即和trans態比例相關：隨著trans比例降低，聚合物粘塑性增強。

圖2. (a)不同光照后的力-位移曲線，(b)不同光照條件下的加載速率依賴性（rate-dependency），(c-e)不同光照條件下的蠕變系數、松弛系數、硬度

  除了納米力學性質，聚合物宏觀的流變學性質也得到了驗證。結合DSC和流變儀，該團隊發現，由于自由體積的改變，偶氮苯聚合物在光照前后出現了玻璃化轉變溫度（T_g）的變化，光照前聚合物的T_g是76 °C，高于室溫；光照后聚合物的T_g下降到3 °C，低于室溫。正是由于該聚合物的T_g轉變性質及其對應的從玻璃態到粘塑性聚合物狀態的可逆改變，多重納米圖案的非熱壓印才得以實現。

  最終的壓印效果如圖3所示。PET基底上旋涂該偶氮苯聚合物的復合薄膜經過優化后的光照和壓強條件，其光刻和壓印的分辨率分別達到了~5微米和~250納米。由于納米圖案的尺寸在亞微米級，因此該薄膜對可見光有Bragg衍射作用，最終呈現出了結構色圖案的效果。

圖3. (a)非熱多重納米壓印的結構色圖案，(b) 非熱多重納米壓印的SEM照片

  聚合物表面的微納加工在可預見的將來都是一種十分具有研究和應用價值的領域。本文介紹的非熱多重納米壓印方法為其提供了一種制備復雜納米圖案的思路。該論文的第一作者是北京大學工學院博士生楊博聞，北京大學工學院于海峰研究員是本文的通訊作者。

  論文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201914201