近年來，以聚苯胺（PANI）為代表的導電聚合物，因低成本、高穩定性和可調諧性能而引起關注。PANI/貴金屬復合材料是PANI研究的重要分支，通過將導電聚合物PANI的特性與銀納米顆粒（AgNPs）的獨特性能相結合，Ag/PANI復合材料有望應用于超級電容器、氣體檢測、醫學診斷等領域。隨著對器件小型化、集成化、便攜化需求的日益增長，幾何特征精細可控的Ag/PANI微納結構的制備變得尤為重要。通常，Ag/PANI復合材料的制備過程涉及多個步驟，較耗時且費力。噴墨打印作為3D打印技術之一，可通過快速、可重復和可擴展的方式沉積獲取PANI圖案層，但制備的微結構尺寸仍在毫米級；飛秒激光直寫技術具有冷加工、高精度和靈活的3D結構加工能力，卻在大規模制備微納結構的效率方面具有局限性。因此，亟需發展靈活、快速的制備技術來實現微納結構的圖案化。  

　　中國科學院理化技術研究所仿生智能界面科學中心有機納米光子學實驗室研究員鄭美玲團隊報道了可用于制備導電金屬/聚合物圖案的新型光還原聚合方法，在超快激光遠場無掩模投影制備圖案化納米復合材料研究方面取得了新進展。基于多光子吸收和局域表面等離子體共振（LSPR）效應，該研究采用無掩模光學投影光刻（MOPL）技術制備了具有核-殼結構的Ag/PANI納米復合材料，并在不同的基底上靈活地實現了微納米尺度上納米復合圖案的個性化設計和制備。該研究證實了基于Ag/PANI納米復合材料的方形迷宮狀微觀結構具有表面增強拉曼散射（SERS）效應。這一制備策略為傳感器和探測器等微納器件的制造開辟了新途徑。相關研究成果發表在Nano Letters上。  

　　研究團隊前期發展的MOPL技術具有快速、靈活和高效的空間調制優勢，可實現納-微-宏跨尺度結構的高效制作。本研究中創新性地提出了利用MOPL技術制備圖案化Ag/PANI復合微結構的個性化制備策略（圖1）。結合結構設計優化，科研人員首次在剛性基底或柔性基底上實現了由核-殼納米復合材料組成的Ag/PANI微納圖案（圖2）。研究發現，激光功率和曝光時間影響復合核-殼顆粒的成核和生長，其中團聚圖案中單個核-殼顆粒平均直徑為172nm。通過TEM和EDS表征的核-殼納米復合材料的形態和元素分析表明，在400nm激光束的照射下，硝酸銀首先被還原為AgNPs。AgNPs的局域表面電磁場由于LSPR效應得以增強，形成了以AgNPs為核、ANI為殼的復合微納結構。成核和生長機制的研究為探索和控制激光誘導聚合方法中的聚合和納米結構形成提供了指導思路（圖3）。在Ag/PANI微結構基底上的SERS光譜和成像結果表明，納米復合微結構可有效地抑制熒光干擾。同時，Ag/PANI納米復合材料的微觀結構也被證明具有一定的電導率（圖4）。本工作提出的利用MOPL技術靈活制備微納米復合微結構的策略，不僅為導電聚合物的開發開辟了新途徑，而且為導電聚合物在微納米傳感器和探測器等器件中的廣泛應用提供了新思路。 

　　研究工作得到國家重點研發計劃“納米科技”重點專項、國家自然科學基金面上項目的支持。   

圖1.Ag/PANI納米復合材料的無掩模光學投影制備策略 

圖2.利用MOPL技術在剛性基底（玻璃、硅）和柔性基底上的Ag/PANI納米復合材料微觀結構的SEM圖像 

圖3.Ag/PANI微觀結構的成分分析與Ag/PANI納米復合材料生長示意圖 

圖4.Ag/PANI納米復合材料微觀結構的電導率和SERS性能