段辉高：“We Make Things Smaller”

机械与运载工程学院段辉高教授。

不用油墨，也不需要颜料，把湖南大学校徽做到头发丝大小的同时，还可以印刷出极高分辨率的彩色图案。这是机械与运载工程学院段辉高教授的其中一个研究，他带领团队致力于微纳加工及应用技术，围绕一根头发丝万分之一的尺度上开展科学研究。他说，“小器件里有大天地。”

芯片产业、精密仪器、航空航天等国际前沿领域对微纳器件有着强烈需求，微纳制造技术是其中一项关键使能技术。“国家的需求就应是我们科研工作者的追求。目前，我国在基础元器件、基础工艺等方面与国际先进水平还有较大差距，我希望能在极端微纳加工工艺及基础元器件开发应用上贡献自己的力量。”2012年，曾游学过美国、新加坡、德国的段辉高经过慎重思考，毅然加入湖南大学，结合求学时的研究方向，开始攻关极端微纳加工及应用技术。

当时，学校没有微纳加工方面的实验室，想研究“极小尺度、极高精度”的微纳加工技术，谈何容易？在学校支持下，段辉高用了3年时间，与其他几位教授共同筹建了湖南大学纳米信息器件与系统重点实验室。“目前，实验室配置了世界一流的实验设备，可基本满足微纳光学及电学器件制作的研发需求。”

无油墨彩色印刷制作的微缩油画（毕加索, Portrait of Dora Maar 1937）。

2016年，段辉高团队研发出基于单一材料实现全彩打印的技术，这项技术不用油墨，也不用颜料，通过精确调制纳米结构，实现彩色印刷。如果设备“给力”，这种技术可以印刷任意大尺寸的彩色图案，在微型滤光片阵列、纸币防伪、保密文件、微缩印刷等领域具有广泛商业价值。

段辉高在国际学术会议上作极端微纳制造的主题报告。

除了极小尺度、极高精度，段辉高还追求微纳制造的速度，创造性提出“电子束线描光刻”技术。“就像剪纸一样，通过定义轮廓就可以获得最终产品。”这项技术大幅度提高了跨尺度结构的制造效率，最高可达到400倍，实现“快工出细活”。段辉高因这一开创性技术入选2016年中国十大新锐科技人物，并受邀在第60届国际三束加工会议上作特邀报告，这也是该系列会议60余年来首次邀请大陆科研机构的学者作特邀报告。

极端纳米加工制备的“心心相印”结构。

极端微纳加工技术制备的TiO 2全息超表面结构。

“我们的研究方向既有趣，又有用，因为小尺寸的结构有许多非常好玩的现象，也有巨大的应用价值。”基于极端微纳结构的独特功能，其团队先后展示了极高密度数据存储、极高频率声表面波、超高灵敏分子探测、超保真全彩全息等多类器件，其中部分器件的性能保持着世界纪录。

“极端微纳制造也可为我们阐明微纳尺度科学问题提供技术保障，其核心是稳定制备极小尺度、极高精度的结构与器件。”从最开始微纳制造出的器件关键尺寸是10nm，到如今基本稳定在5nm，段辉高付出了很多。研三学生舒志文说，“段老师一直工作繁忙，几乎每天都忙到很晚，有时候甚至忘记吃饭。”博士生王雪娇说，“段老师勤奋专注的科研习惯，让我受益良多，感谢段老师不厌其烦地帮我修改论文！”

截至目前，段辉高有10余篇论文先后被Nature、BBC新闻等进行专业点评和亮点报道，主持和完成国家自然科学基金5项，中英国际合作交流项目1项，省部级及企事业单位委托项目10余项，相关技术成果已逐渐被应用于AR/VR、高端传感器、特种芯片等多个硬科技领域。

“We Make Things Smaller”，这句话是段辉高团队的座右铭。8年时间，团队从无到有，再到如今有六七十名成员，“下一个8年，我们将继续奋斗，努力把微纳结构做到极限参数的同时，争取在其杀手锏应用上实现新突破，为基础工艺和基础元器件的研发继续贡献自己的力量。”

来源：宣传部

记者：蒋鼎邦

学生编辑：唐恬甜

责任编辑：周丹