這是一種全新的“增材製造”，其中最為(wei) 引人注目的可能是它要使用高達1或2吉帕斯卡（1吉帕斯卡=1百萬(wan) 帕）的壓力。這就是“激光震動壓印（laser shock imprinting）”技術，這種技術能夠在室溫條件下創建小至10納米的3D晶體(ti) 金屬結構，而且其表麵十分光滑。

      這種方法能夠在一個(ge) 金屬片上用納米級的3D結構組成大麵積的圖案，並可能導致創新性的低成本規模製造方式的出現，比如“電漿子超穎材料（plasmonic metamaterials）”在先進技術領域的使用。所謂電漿子超穎材料是一種可定製的複合材料（一種將金屬和介電材料結合在一起的設計，以實現自然界中不存在的光學特性），由於(yu) 這種複合材料的獨特結構，能夠實現很多匪夷所思的功能，比如通過控製光線穿過材料內(nei) 部的路徑以實現真正的隱身等。

        近日發表的一篇論文——《超級光滑3D晶體(ti) 金屬結構的大尺度納米成型（Large Scale Nanoshaping of Ultrasmooth 3D Crystalline Metallic Structures）》詳細介紹了這種技術，該論文稱這種技術可以實現更薄的金屬層以納米級的精度成型。這篇論文的作者是Huang Gao、Yaowu Hu、Yi Xuan、Ji Li、Yingling Yang、Ramses V. Martinez、Chunyu Li、Jian Luo、Minghao Qi和 Gary J. Cheng。他們(men) 分別是普渡大學的博士生和教授、哈佛大學和馬德裏高級研究所的研究員、以及加州大學聖地亞(ya) 哥分校的教授。

        該技術能夠製造具有統一納米圖案的超穎材料，並可以在其表麵形成各種功能、結構、元素，從(cong) 實現對光前所未有的控製。研究人員說，這項技術可能會(hui) 導致更多的創新技術，如高速電子、先進傳(chuan) 感器和太陽能電池等。這種技術可以創造出獨特的金屬結晶形式，從(cong) 而使材料具備“理想的機械和光學性能。”

        研究人員已經使用這種技術用鈦、鋁、銅、金、銀等金屬做材料生成了各種納米形狀，比如納米金字塔、齒輪、短板、槽和漁網等，據天工.社了解，這些形狀的大小隻有人的頭發寬度的幾千分之一。 這種“震動誘導成型”技術能夠非常精確地定義(yi) 角度和垂直麵。

        “這些納米形狀也有非常光滑的表麵，這非常有利於(yu) 開發潛在的商業(ye) 應用。傳(chuan) 統上，要將一個(ge) 晶體(ti) 材料變形成為(wei) 一個(ge) 比起始材料粒徑小很多的納米模具（nanomold）非常困難。這是因為(wei) 當顆粒降到非常小的尺度時，尺寸效應使得材料的強度非常高。”普渡大學教授Gary J. Cheng說。“讓金屬流入高保真3D成型的納米模具非常具有挑戰性。”

Gary J. Cheng教授

        Cheng補充說，他們(men) 的研究還將金屬與(yu) 石墨烯結合，形成了混合結構，而這些混合材料提高了電漿子效果，形成了“超材料完美吸收體(ti) （Metamaterial Prfect Absorbers），”或MPAs。

        該技術主要使用脈衝(chong) 激光，產(chan) 生“高應變速率”壓印金屬進入納米模具。

        “我們(men) 一開始使用金屬薄膜，這樣我們(men) 可以將其大麵積變形成為(wei) 3D納米形狀。更有趣的是，壓印之後所產(chan) 生的3D納米結構仍然是晶體(ti) ，它提供了良好的電磁和光學特性。”Cheng說。

        該項目由美國國家科學基金會(hui) 、美國國立衛生研究院、美國國防部威脅防禦局、美國海軍(jun) 研究辦公室和美國國家研究理事會(hui) 支持。