为增城高质量发展赋能！湖大研究院创新科技获得多项创新研究成果

发布时间：2023-07-06 22:40:05 文章来源：广州增城发布

近日，据湖大粤港澳大湾区创新研究院（以下简称湖大研究院）消息，今年

近日，据湖大粤港澳大湾区创新研究院（以下简称湖大研究院）消息，今年以来，湖大研究院湖南大学在创新科技上获得多项创新研究成果，对增城科技型企业发展发挥了重要作用，为创新增城高质量发展赋能增效。

● “光刻胶全干法转印”工艺赋能柔性电子器件高保形制造

【资料图】

由湖大研究院段辉高教授团队开发出一种基于“光刻胶全干法转印”技术的新型光刻工艺，可用于柔性及不规则（曲面、悬空等）衬底上柔性电子器件的高保形制造。该工艺的关键在于开发了一种环保型（水基）可转印的光刻胶材料，该光刻胶具有对紫外光（UV）和电子束（EBL）辐照的双重敏感性，可用于制造多尺度图案。通过精准调控光刻胶材料的表面能及转移参数（如温度、速度等），可轻易实现高分辨、高密度、跨尺度光刻胶结构在硅基衬底上的脱附，并将其无损转移到柔性聚合物或不规则衬底上。利用光刻胶结构作为掩膜图案，结合金属沉积和剥离工艺，可以实现柔性、不规则衬底上电子元器件的原位和高保形制造。这种工艺具有高效、环保、低成本等特点，有望满足现代柔性电子器件对高精度、高可靠性和高稳定性的要求。相关文章以题为Dry-Transferrable Photoresist Enabled Reliable Conformal Patterning for Ultrathin Flexible Electronics发表在《Advanced Materials》杂志上。

▲环保型可转印光刻胶材料的开发及工艺流程

该工作得到了国家重点研发计划项目与国家自然科学基金创新群体项目的资助，相关实验得到了中南大学湘雅三医院、湖大研究院微纳制造与检测服务平台的支持。

● “光刻胶全干法转印”工艺赋能柔性电子器件可靠制造

湖大研究院段辉高教授团队通过开发基于“光刻胶全干法转印”技术的新型光刻工艺，用于柔性及不规则（曲面、悬空）衬底上柔性电子器件的原位和高保形制造，为高精度、高可靠性和高稳定性柔性电子器件的制造提供新思路。相关论文以题为Dry-Transferrable Photoresist Enabled Reliable Conformal Patterning for Ultrathin Flexible Electronics发表在国际顶级期刊《Advanced Materials》杂志上。

▲高分辨、高密度、跨尺度光刻胶结构干法转印及可延展电子图案制造展示

据了解，硅基光刻技术具有高分辨率、高精度、易于集成和高通量等优点，已成为制造微电子器件的主要工艺之一。然而，硅基光刻技术在柔性电子器件制造中的应用受到材料兼容性等问题的限制，因此需要新的制造工艺来满足柔性电子器件的制造需求。该团队开发出一种“光刻胶全干法转印”新型光刻工艺，该工艺的关键在于开发了一种环保型（水基）可转印光刻胶材料，光刻胶具有对紫外光（UV）和电子束（EBL）辐照的双重敏感性，可用于制造多尺度图案。通过精准调控光刻胶材料表面能及转移参数，从而实现高分辨、高密度、跨尺度光刻胶结构在硅基衬底上的脱附，并将其无损转移到柔性聚合物或不规则衬底上。利用光刻胶结构作为掩膜图案，结合金属沉积工艺和Lift-off工艺，可以实现柔性、不规则衬底上电子元器件的原位和保形制造。这种工艺具有高效、环保、低成本等特点，有望满足现代柔性电子器件对高精度、高可靠性和高稳定性的要求。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金创新群体项目以及研究院微纳制造与检测平台的支持。论文通讯作者为段辉高教授，第一作者为陈雷博士。

● 极简超构表面实现角动量全息

湖大研究院段辉高教授团队联合深圳大学袁小聪教授团队基于极简的超构表面结构充分协同自旋和轨道角动量作为信息复用载体，实现了角动量全息，为亚波长尺度内操控角动量开辟了一条新的路径。成果以“Angular Momentum Holography via a Minimalist Metasurface for Optical Nested Encryption”为题发表在光学顶级期刊《Light: Science & Applications》上。

▲极简超构表面实现角动量全息的示意图

据介绍，超构表面全息可有效操控光的多个物理维度，在高容量信息技术中展现出巨大的潜力。近年来，科研人员利用轨道角动量和自旋角动量这两个本征维度分别作为独立的信息载体实现了多通道复用全息技术。然而，亚波长尺度内任意协同调制这两个本征维度迄今还没有实现。研究团队利用超构表面结构，设计了角动量全息，克服了以往多功能复用器件效率和串扰的限制。角动量全息的实现基于对自旋角动量和轨道角动量的协同调控，对两者的协同调控可以实现自旋-轨道锁定的全息，该全息只有在特定的涡旋圆偏振光入射下才能重构目标全息图像。对自旋角动量的调控可以实现自旋叠加的全息，即全偏振态矢量全息。

▲自旋-轨道锁定的全息和自旋叠加全息功能展示

基于上述原理，该研究团队在理论和实验上展示了具有16个独立通道的角动量全息。作为原理的验证，该研究展示了分别具有8个独立通道的自旋轨道锁定全息和自旋叠加全息，两种全息在理论上都具有无限的复用通道数。

利用实现的双功能角动量全息，研究团队还展示了一种新颖的光学嵌套加密方案，该方案可以实现超高容量和安全性的多用户信息传输。光学嵌套加密可以打破现有大多数光学加密平台的局限（信息容量有限或者安全性低），同时迎合日益增长的并行高安全性信息传输的需求。

该工作受到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、研究院微纳制造与检测平台的支持。

● 在Applied Physics Reviews上发表柔性SAW器件综述论文

湖大研究院段辉高教授团队联合英国诺森比亚大学傅永庆教授撰写的综述论文“Flexible and Wearable Acoustic Wave Technologies”在应用物理国际顶级综述期刊《Applied Physics Reviews》（IF=19.527）上发表，并被选为Featured Articles (亮点论文)。

声表面波（SAW）传感器是典型的MEMS传感器，在航空航天、智能工业等应力应变、温度、扭矩等物理参数传感，化学战剂痕量检测和高精度生物传感领域有着广泛的应用。相较于传统的硬质SAW器件，新型柔性SAW器件能贴附在曲面上进行弯曲曲面监测，在可穿戴传感、智能蒙皮等领域具有广泛应用前景。本文基于团队多年从事SAW器件的工作，综述了柔性可穿戴声波（特别是SAW）器件的基本原理、设计、制造和应用方面的进展。文章重点讨论了高性能柔性和可穿戴SAW器件在材料选择（包括柔性衬底和压电薄膜）和结构设计方面的挑战，系统总结了柔性SAW器件的制造策略、波模式理论、工作机理、弯曲应变行为和性能/评估方面的最新进展及其在柔性曲面监测用传感器、柔性声流控以及柔性芯片实验室系统中的潜在应用。最后，文章综合分析了柔性SAW传感领域所面临的挑战，展望了柔性SAW传感器的未来发展前景与发展趋势。

▲柔性SAW材料、器件和应用

据了解，Applied Physics Reviews是美国物理学联合会（AIP）旗舰杂志，主要刊登关于应用物理学实验或理论研究中重要的和前沿主题的文章，以及物理学在科学和工程等其他分支的应用文章，是物理学领域著名学术期刊。论文通讯作者为段辉高教授和傅永庆教授，第一作者为周剑教授。

● 在连二硫化合物合成方面取得新进展

湖大研究院王兮教授团队利用光致氧化还原策略实现了多种不饱和烃和张力环烷烃的连二硫磺酰化反应，并发明了一种新型亲核连二硫化试剂，实现了多种亲电试剂的亲核连二硫化反应。这种新试剂可以利用苯乙烯的连二硫磺酰化反应高效制备。成果以“Access to Polysulfides through Photocatalyzed Dithiosulfonylation”为题发表在国际高水平期刊德国应用化学《Angewandte Chemie International Edition》上。

据介绍，连二硫化合物具有独特的稳定性、反应性、以及生物活性，这使得其被广泛应用于食品化学、药物化学、天然产物化学和功能材料等领域。在蛋白质和多肽中，二硫键对于其三维结构至关重要，可以确保多肽链处于合适的折叠形态，进而使其保持稳定并发挥正常的功能。

王兮教授团队发展了一种可见光促进的烯烃（包括苯乙烯、芳杂环烯烃、未活化烯烃、富电子的烯基醚、贫电子烯烃、多取代烯烃）、共轭二烯烃、炔烃（包括内炔、端炔、芳基炔烃、未活化炔烃）、1,3-烯炔、螺桨烷与过硫代磺酸酯试剂（ArSO2-SSR）的连二硫磺酰化反应。此方法具有条件温和、底物普适性非常广、原子经济性高、立体选择性好等特点。反应可以放大量到克级规模合成。利用苯乙烯为底物的连二硫磺酰化所得到的产物，又可以作为普适的亲核连二硫化试剂，适用于一级、二级卤代烷烃（氯、溴、碘、对甲苯磺酸酯）的亲核连二硫化反应、环氧开环连二硫化反应、缺电子烯烃的迈克加成类型的连二硫化反应。该试剂为白色粉末，且对水氧稳定，不易吸潮、也可以放大量到克级规模制备。该亲核连二硫化反应也具有条件温和、底物普适性非常广、产率高等特点。

该工作依托研究院的分子表征与计量平台，得到了国家自然科学基金项目、广州市科技局、增城开发区科技创新局和湖南大学化学化工学院的支持。论文通讯作者为王兮教授，第一作者为任小瑞博士。《Angewandte Chemie International Edition》上是国际公认的化学领域顶级期刊，主要发表化学前沿领域的重要原创性研究成果。

来源：区融媒体中心，记者林春妮

编辑：刘樱洁

责编：黄家荣、林汝嫦

审核：朱卓东、张慧芳

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