Hiện nay, việc nghiên cứu phát triển công nghệ quang tử nói chung và chế tạo các tinh thể quang tử (PC) hay vi cấu trúc quang học nói riêng cũng như khai thác ứng dụng các tính chất của chúng đang được triển khai rộng rãi tại các phòng thí nghiệm lớn ở cấp độ quốc tế tại các nước tiên tiến như Mỹ, Nhật, Đức và Pháp. Vì vậy, việc phát triển các kỹ thuật, phương pháp, vật liệu và linh kiện quang tử như đề ra trong nhiệm vụ này là một nhu cầu cần thiết cho khoa học công nghệ Việt Nam, đặc biệt là trong lĩnh vực vật lý.

Phương pháp khắc laser (direct laser writing) sử dụng vật liệu polyme làm khuôn là một phương pháp hiệu quả cao để chế tạo các cấu trúc vi quang học (như cấu trúc buồng vi cộng hưởng, cũng như cấu trúc tinh thể quang tử). Phương pháp này dựa trên sự hấp thụ của vật liệu đối với một hoặc hai photon và thay đổi tính chất hóa học của nó (polyme hóa hoặc phá vỡ liên kết polyme) xảy ra tại tiêu cự của hệ quang học. Từ đó, chúng ta có thể tạo ra các cấu trúc 1 chiều (1D), 2 chiều (2D), 3 chiều (3D), hoặc cấu trúc bất kỳ, bằng cách dịch chuyển điểm hội tụ trong polyme nhờ vào hệ thống PZT (gốm áp điện) ba chiều. Phương pháp này cũng cho phép chế tạo cấu trúc và các hạt nano phục vụ nghiên cứu các tính chất quang và từ. Vì vậy, việc xây dựng hệ chế tạo cấu trúc bằng phương pháp quang khắc laser đầu tiên ở Việt Nam là nhu cầu cần thiết để nâng cao năng lực nghiên cứu chế tạo cấu trúc và linh kiện quang tử.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài PGS. TS. Trần Quốc Tiến thực hiện “Nghiên cứu phát triển công nghệ khắc laser dùng chế tạo vi cấu trúc quang tử trên cơ sở vật liệu polymer và vật liệu lai hữu cơ - vô cơ định hướng ứng dụng làm cảm biến trong hóa môi trường” với mục tiêu: Xây dựng, phát triển và làm chủ công nghệ khắc laser ở Việt Nam phục vụ chế tạo các vi cấu trúc quang tử;  Chế tạo được một số cấu trúc vi quang tử trên cơ sở vật liệu polymer và vật liệu lai hữu cơ - vô cơ có khả năng ứng dụng làm cảm biến quang học trong lĩnh vực hóa môi trường;  Phát triển đội ngũ chuyên gia về khắc laser ở Việt Nam thông qua hợp tác quốc tế.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Xây dựng thành công hệ thiết bị khắc laser trực tiếp trên cơ sở nguyên lý LOPA, hoạt động ổn định, cho phép chế tạo được các cấu trúc quang tử trên polymer với kích thước nano, đáp ứng được các thông số kỹ thuật theo yêu cầu đề ra; thiết lập bộ hồ sơ thiết kế và hướng dẫn sử dụng một cách chi tiết hệ thiết bị.

- Chế tạo thành công các cấu trúc quang tử 1D, 2D, 3D với phân giải không gian của cấu trúc từ 200 - 500 nm trên cơ sở đó hoàn thiện quy trình công nghệ khắc laser trực tiếp chế tạo vi cấu trúc quang tử trên các vật liệu nhạy quang.

- Chế tạo thử nghiệm được 02 loại cảm biến quang tử dựa trên kỹ thuật khắc laser có thể phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật đáp ứng yêu cầu và đã đánh giá kết quả cùng với đơn vị phối hợp.

- Trên cơ sở các kết quả khoa học thu được đã công bố được 03 công trình trên các tạp chí SCIE (trong đó có 02 công trình có chỉ số IF>2); đồng thời phối hợp xuất bản 02 chương sách tham khảo là kết quả nghiên cứu theo hướng của đề tài.

- Đề tài đã công bố được 02 đơn sở hữu trí tuệ gồm: 1 sáng chế và 1 giải pháp hữu ích chấp nhận đơn.

- Sản phẩm hỗ trợ đào tạo của đề tài gồm: 1 nghiên cứu sinh và 3 học viên cao học bảo vệ thành công.

- Các kết quả nói trên có ý nghĩa khoa học công nghệ lớn: chứng minh khả năng làm chủ công nghệ của đội ngũ cán bộ nghiên cứu tham gia đề tài, xây dựng thành công nhóm nghiên cứu về lĩnh vực chế tạo linh kiện quang tử cấu trúc micro-nano bằng khắc laser trực tiếp, tăng cường và mở rộng hợp tác quốc tế.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18253/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)