现在，可以提前模拟三维纳米结构的形状、尺寸和光学特性，然后才能在各种表面上直接高精度地生产它们。尺寸在纳米范围内的纳米探针或光学镊子现在触手可及。
大约20年来，人们已经可以通过纳米粒子修饰表面，使它们以所需的方式集中或操纵光或触发其他反应。例如，这种光学活性纳米结构可以在太阳能电池和生物或化学传感器中找到。
为了扩大其应用范围，格拉茨理工大学电子显微镜和纳米分析研究所和格拉茨电子显微镜中心的研究人员已经工作了十多年，不仅制造平面纳米结构，而且特别制造复杂的独立3D结构。由Harald Plank、Verena Reisecker和David Kuhness领导的团队取得了两项突破。
该团队的研究结果已发布在Advanced Functional Materials上。
现在可以提前精确模拟所需的纳米结构形状和尺寸，以实现所需的光学特性，然后可以精确地生产。他们还设法完全去除了在初始生产过程中掺入的化学杂质，而不会对 3D 纳米结构产生负面影响。
到目前为止，三维纳米结构需要一个耗时的试错过程，直到产品显示出所需的光学特性。这种努力终于被消除了。
“各种纳米结构的模拟和真实等离子体共振之间的一致性非常高，”Harald Plank解释道。“这是向前迈出的一大步。过去几年的辛勤工作终于得到了回报。
该技术是目前世界上唯一可用于在几乎任何表面上以受控的单步程序生产具有小于 10 纳米的单个特征的复杂 3D 结构的技术。相比之下，最小的病毒大小约为 20 纳米。
“近年来最大的挑战是在不破坏形态的情况下将 3D 结构转移到高纯度材料中，”Harald Plank 解释道。“由于3D方面，这一发展飞跃实现了新的光学效果和应用概念。”尺寸在纳米范围内的纳米探针或光学镊子现在触手可及。
研究人员使用聚焦电子束诱导沉积来产生纳米结构。相关表面在真空条件下暴露于特殊气体中。精细聚焦的电子束将气体分子分裂，然后它们的一部分变成固态并粘附在所需的位置。
“通过精确控制光束运动和曝光时间，我们能够在一步中生产出具有晶格状或片状构建块的复杂纳米结构”，Harald Plank 解释道。通过将这些纳米体积堆叠在一起，最终可以构建三维结构。
