讀創/深圳商報記者 袁斯茹光譜，被視為物質的「指紋」，是各類物質與生俱來的「身份證」，而光譜儀就像一雙分辨光波的「眼睛」，通過準確測量物質「指紋」，「一眼洞穿」其化學成分和物理特性。近日，中科院深圳先進院副研究員林慧告訴記者，如何將光譜儀做到微型化，是擴大其應用的關鍵之一。團隊從古代活字印刷術中獲得靈感，發明了用於曲面的柔性納米壓印技術，改進了儀器的關鍵器件，成功研發了一系列面向食品、藥品、照明檢測的超微型光譜儀。
△深圳先進院集成所精密工程研究中心副主任林慧自然界中的太陽光、人造日光燈發出的光，都是由幾種單色光合成的複色光。如何將複色光分解為單色光的光柵，是光譜儀運轉的關鍵。用光譜儀測量物品的反射或透射光，將複雜成分的光分解為光譜，然後通過數據分析，就可以知道物品的成分。「其中光柵相當於光譜儀的『心臟』，是核心器件。」林慧表示，他們的研究就是從光柵上下功夫。在研發過程中，團隊發現，與傳統光譜儀使用的的平面光柵相比，凹面衍射光柵具有像差校正性能，可以代替多個光學元件，起到簡化光路的作用，推動原本體積較大的光譜儀實現小型化和輕型化。但製作工藝限制了凹面光柵的發展。「凹面光柵的表面刻蝕了微納米尺度的溝槽，而且這些溝槽的間距是不均勻的。現階段的技術要麼通過金剛石刻刀，沿曲面進行步進刻劃，要麼通過全息曝光與離子束刻蝕製作，這些都需要依賴昂貴的設備，效率低、成本高。」林慧說。為解決該問題，林慧團隊與香港中文大學陳世祈老師團隊合作，經過三年研發，發明柔性納米壓印技術，實現了曲面光柵的高效印刻。
△林慧團隊研發的曲面光柵「所謂納米壓印，可以形象地理解為古代的活字印刷術。柔性壓印則是採用矽橡膠等材料作為軟模板，先製作帶有光柵圖案的軟模板，再通過模板的變形與曲面貼合，從而實現圖形從平面向曲面的轉印。」林慧告訴記者。目前團隊已經完成了柔性納米壓印機的樣機開發，在實驗室內實現了高效、靈活的柔性/曲面微納結構製作。據林慧介紹，該技術在曲面屏、AR顯示等消費電子產品中也將有廣闊的應用前景。
△林慧團隊