What is it about?
本研究针对光抑制型多光子光刻技术因高效引发剂稀缺而受限的关键问题，提出了一种通用的分子间能量转移策略。该策略通过有效耗散因单光子吸收而跃迁至S1态的引发剂分子，显著抑制了非期望的光聚合反应，成功将引发剂功能由光促进转变为光抑制，从而极大拓展了可用于光抑制多光子光刻的引发剂种类。 通过结合多光谱分析与密度泛函理论计算，我们揭示了从分子内电荷转移到分子间能量转移的机制，阐明了引发剂由光促进转向光抑制的内在原理。该策略已在多种商业引发剂中得到验证，展现出优异的普适性与可行性。基于此方法，我们在保持高速打印的同时，显著提升了两维及三维微纳结构的加工分辨率。这一进展有力推动了高精度纳米增材制造领域的发展，为复杂纳米结构的制备开辟了全新路径。
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Why is it important?
这项研究的核心突破在于，它通过一种通用的分子间能量转移策略，成功解决了光抑制型多光子光刻技术中长期存在的“引发剂稀缺”瓶颈，实现了从“专用引发剂定制”到“通用引发剂拓展”的重要转变。 其一，极大拓宽了引发剂的选择范围。传统上，具备光抑制功能的引发剂极为有限，严重制约了该技术的发展。本研究提出的能量转移机制，能够将多种常见商业引发剂从“光促进”功能转变为“光抑制”功能，使得原本不适用于光抑制多光子光刻的引发剂得以重新启用，显著降低了材料开发的门槛与成本。 其二，从机理层面实现了“知其所以然”。研究并非停留在实验现象层面，而是结合多光谱分析与密度泛函理论计算，深入阐释了从分子内电荷转移到分子间能量转移的完整机制，厘清了引发剂功能从促进转向抑制的内在规律。这一理论突破为该领域的后续发展提供了可靠的设计原则与预测工具。 其三，在加工性能上实现了精度与效率的协同提升。基于该策略，研究在保持高速打印的条件下，成功将二维与三维结构的加工分辨率推进至新水平。这种“高精度”与“高效率”的兼得，标志着高精度纳米增材制造能力的重要跃升，为制备以往难以实现的复杂三维纳米结构打开了新的可能性，在微纳光学、生物芯片等领域具有广阔的应用前景。
Perspectives
本研究提出的分子间能量转移策略，从根本上解决了光抑制多光子光刻领域引发剂体系稀缺的核心瓶颈，这一突破实现了纳米制造精度与速度的协同提升。 展望未来，该通用性策略有望推动光刻技术从"专用材料定制"向"通用平台化"转变，为下一代增材制造装备与功能器件的开发提供底层技术支撑。
Research Associate Zhi-Yuan Ma (马致远)
Yongjiang Laboratory
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This page is a summary of: Universal Intermolecular Energy Transfer Strategy for Extending Initiator Libraries of Photoinhibited Multiphoton Lithography, ACS Applied Materials & Interfaces, April 2025, American Chemical Society (ACS),
DOI: 10.1021/acsami.5c00344.
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