近日，电子系副教授刘言军课题组在上转换材料发光调控以及胶体刻蚀技术领域取得了研究新进展，相关成果在国际著名学术期刊Nano Letters（IF=12.279）和ACS Applied Materials & Interfaces（IF=8.456）上发表。

镧系掺杂上转换材料由于发光中心周围各向异性的晶体局域对称性，而表现出独特的极化偏振发光，在光学存储、生物成像、生物传感以及防伪等领域具有广泛的应用前景。但是，通常在胶体溶液或者随机排序的集体体系中，很难观察到上转换纳米材料的偏振特性。发表在Nano Letters的论文提出了一种剪切力直写取向的技术将不同长径比的上转换纳米棒快速地大面积取向在硅片衬底上。利用非极性溶剂环己烷对聚丙烯的溶胀与溶解，形成纳米棒/聚丙烯/环己烷体系的纳米墨水。在衬底上直写纳米墨水时，纳米墨水流体会受到沿直写方向的剪切作用，使聚丙烯的分子链沿剪切力方向取向；同时，在溶剂蒸发过程中，聚丙烯会促使纳米墨水凝胶化，减弱纳米棒的布朗运动，使纳米棒沿着剪切力方向有序排布。此外高分子材料聚丙烯的存在，还有助于加强纳米棒薄膜在衬底的附着。本研究中利用这种简单、高效、灵活的直写取向方法，形成了高度有序的向列相上转换纳米棒薄膜，有序度高达0.96。取向后的纳米棒阵列具有明显的偏振依赖上转换发光。这种高度取向的上转换纳米棒，具有精细的上转换发射光谱及显著的偏振发光特性，将有望用于实现偏振敏感的生物探针。此外，本论文中的剪切力直写取向方法是一种概念验证技术，之后可通过与成熟的打印技术(例如喷墨打印或3D打印)结合进行扩展，可实现纳米棒灵活可控取向及图形化取向，有望用于防伪等领域。

南方科技大学为论文的第一通讯单位，本文第一作者为课题组2018级博士生何慧琳，南科大电子系刘言军副教授为本文通讯作者。

本研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省创新创业团队和深圳市科创委等相关项目的资助。

胶体刻蚀不同于电子束刻蚀或者聚焦离子束刻蚀等传统的光刻技术，它具有成本低、制备快、产量高的特点。此外，利用胶体纳米球作为掩模具有三维立体性，所以在制备三维尺度的纳米结构上，特别是分层超结构，具有传统纳米制造工艺无可替代的优势。胶体刻蚀是利用自组装等方法将纳米级别的胶体纳米球排列为密堆积结构，并与纳米制造技术相结合的一种新型微纳加工手段。其中二维周期性排布的胶体纳米球作为蒸发、沉积、蚀刻或压印等的掩模板，是一种便捷、廉价且可重复制造有序纳米结构的有效方法。

发表在ACS Applied Materials & Interfaces论文，首先在胶体晶体制备过程中，对“三角”缺陷的形成进行了分析，并对于解决“三角”缺陷提出了有效的解决方案。然后通过胶体刻蚀的方法获得分层超构材料，并将其应用于SERS检测中，不仅拓宽了胶体刻蚀图案的多样性，并且实验证实了多层超结构材料更优异的性能。

南方科技大学为论文的第一通讯单位，本文第一作者为课题组2018级硕士生方啸国，南科大电子系刘言军副教授为本文通讯作者。

本研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省创新创业团队和深圳市科创委等相关项目的资助。