韩国研究人员开发了一种新型的光刻技术，利用氧扩散可实现微图形功能图案的控制。

韩国科学技术高等研究所（KAIST）化学与生物分子工程系Shin-Hyun Kim教授及其研究团队开发出了一种新型光刻技术，利用氧扩散实现对微图形功能图案的控制。

该研究在线发表于3月13日的《自然·通讯》（Nature Communications）上。

将光刻胶涂层的特定区域曝光于紫外光（UV）下，从而将微图形转移到基底上，这样的一个标准工艺称之为光刻蚀。它被广泛应用于有微图形需要的整个行业，特别是半导体制造业。

传统的光刻蚀依赖于保护基底不受UV光腐蚀的特定区域的光掩膜。光掩膜覆盖的区域保持完整，而暴露于UV光下的区域被洗刷，从而形成微图形。这种技术只能在边界平行于光方向的二维圆盘形的设计上应用。

Kim教授研究团队发现：1）暴露于UV光的区域降低了氧浓度，从而导致氧的扩散；2）操纵扩散速度和方向可以控制聚合物的生长、形状和尺寸。基于这些发现，研究团队开发了一种新型的光刻技术，在不同形状和尺寸的三维结构上实现了微图形的形成。

在光聚合过程中，氧被认为是一种抑制剂。UV光下的光刻胶产生了化学反应最初化的自由基。这些自由基被存在的氧消除，从而抑制了反应。这表明光刻胶必须暴露于UV光下一个较长的时间，以彻底消除开始化学反应的氧。

相反的，研究团队利用了氧。受UV光影响的区域降低了氧浓度，而未接触区域的浓度没有发生改变。这种浓度差导致氧扩散至UV光区域。

当氧扩散的速度很慢时，扩散在平行于UV光的方向上进行。当氧扩散速度很快时，扩散过程向水平方向发展，超出了UV光影响的区域。Kim教授及其团队从经验和理论上证明了这种现象。此外，通过引入外部氧源，研究团队能够操纵扩散的强度和方向，从而控制聚合物的形状和尺寸。聚合物抑制剂的使用促进了复杂的、三维微图形的制作。

Kim教授说，“虽然3D打印被认为是一种创新的制造技术，但它不能被用于微产品的大规模生产。由于现有的传统光刻设备可被用于更复杂微图形的开发，这种新型的光刻技术有望广泛应用于学术和工业界。”这项最新技术将提高那些过去被认为难以商业化的三维聚合物材料的加工。

KAIST化学与生物分子工程系已故教授Seung-Man Yang对该研究亦付出了很大的贡献。他被认为是韩国流体动力学和胶体领域最杰出的学者之一。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜     校正：摩天轮