生物相容的高性能柔性光學薄膜

近年來，微納薄膜式的光電子材料和器件的開發，催生了植入式光電系統在生物醫療領域的應用。植入式光電器件能夠將光子能量傳遞到深層生物組織，或直接對深層生物組織的光信號進行探測，這對開發新型的生物醫療技術具有重要意義。

作為重要的光學元件之一，具有波長選擇性的光學薄膜在植入式光電系統中有著不可替代的作用，其在生物熒光探測、熒光成像、生物化學傳感等領域具有巨大的應用前景。然而，傳統的濾光薄膜都是生長在較厚的硬質襯底上（如玻璃、硅片等），雖然具有很好的光學特性，但是硬質的塊狀襯底限制了它們在植入式光電系統中的應用。

也有報道稱將濾光結構直接生長在柔性基底上，或是通過將染料分子直接結合到有機聚合物薄膜中而形成柔性濾光薄膜，然而，由于不能使用高溫蒸鍍等生長方式，這種柔性濾光薄膜的光學性能并不理想，很難滿足植入式光學系統對濾光薄膜性能的需求。

清華大學 盛興 課題組將犧牲層剝離和轉移印刷技術相結合，利用離子束輔助沉積方法生長多層二氧化硅（SiO2）和二氧化鈦（TiO2）光學結構，成功制備出高質量的柔性濾光薄膜，在光學性能測試中，該柔性光學薄膜展現了很高的濾光性能，在可見光區，通帶的透射率大于90%，截止區的光密度值（O.D.）大于6，其光學性能可以與玻璃基底上的傳統濾光片相比擬。

這種柔性濾光薄膜被分別與薄膜InGaN基LED和GaAs基光電探測器進行集成，利用薄膜對截止波長的高反射率，大幅提升微型LED的發光強度，并利用帶通濾光薄膜的選擇透過特性，實現對光電探測器響應譜線的調制。本論文開發的柔性濾光薄膜制備工藝，可以按照需求自由設計薄膜的光學特性（長波通，短波通，帶通），靈活性強，能夠適應各種光學系統的需求。

該課題組還對柔性濾光薄膜的生物相容性進行了研究，體外細胞毒性測試和動物體內的相容性測試結果均顯示該薄膜具有很好的生物相容性，滿足其在生物醫療領域應用的要求。該柔性濾光薄膜為開發先進的生物光電子系統開辟了道路，在生物醫療領域有廣泛的潛在應用。

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