亚波长尺度材料结构与光的共振作用，是操控光-物质相互作用的基础。相较于空间对称结构，非对称结构与不同入射角度光的共振作用差异性更加明显。这种共振作用的差异，决定了材料对光吸收的强弱，从而使其具有光角度识别的功能。近日，中科院化学研究所宋延林研究员课题组通过操控液滴三维成型印刷制造具有非对称共振结构的立面型光探测器，实现了空间全向角度的有效探测，验证了结构与功能一体化印刷制造新策略。（如图1a）

  光电聚合物(PBDB-T: ITIC)溶液滴加在预制电极模板上，通过模板的诱导和溶剂挥发，最终在相邻的金柱电极中间形成与电极等高（20微米），厚度200纳米的立面阵列。（如图1b）立面结构具有较大的共振截面，可以增大光角度引起的共振差异，进而显著提高光角度探测分辨率。与等尺寸传统平面型光探测器相比，这种立面型光探测器可以实现入射角度10°差异的光探测。该策略避免了传统微加工方法的繁琐工艺，首次实现了结构与功能一体化的印刷制造。

图1. 立面型光探测器阵列示意图和制备方法

  阵列中每个Au/PBDB-T: ITIC/Au结构构成一个独立的立面型光探测器单元（如图2a）。旋转光源（0-90°）分别照射在立面和等尺寸的平面型光探测器上，并记录每个角度下的光电流变化。随着入射光角度的变化，基于立面结构的探测器显示了差异化的光电流大，可区分入射光的角度变化。作者通过计算四个入射光角度下（0°，30°，60°，90°）立面上的光吸收强度，进一步证明了该立面型探测器在光角度识别领域应用的优势。

图2. (a) 平面和立面光电探测器中光电流随入射光角度的变化。(b) 四种入射光角度（0°，30°，60°，90°）下，立面上光吸收强度的变化。

  他们进一步将印刷微模板设计成“叉状”结构。溶液在电极间通过同样的方式收缩成型，最终形成三维“叉状”立面探测器。对组合中三个立面探测器的光电流数据分析结果表明，这种“叉状”立面探测器实现了空间全向角度的有效探测 (图3)。该工作为三维微纳光电器件的设计和制备提供了新的方法和思路。

图3. (a) 三维“叉状”立面探测器和光角度探测分析。(b) 三个探测器上对应的电流响应图。

  该工作发表在Advanced Materials (Adv. Mater. 2020. DIO:10.1002/adma.201907280)上。该论文的第一作者为中科院化学研究所博士生潘琪，通讯作者为宋延林研究员，共同通讯作者为苏萌助理研究员。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201907280