进入零下130度附近的真空中，水蒸气有可能凝华成一层超级光滑的薄冰。科学家利用这种特殊的“冰”代替传统电子束曝光中的光刻胶，做出了微纳尺度的三维金属结构：金字塔、蘑菇、桥等。这一新颖、简便的“冰刻”术有望在三维微纳加工领域大显身手。
2018年6月25日，浙江大学现代光学仪器国家重点实验室仇旻教授团队在Nano Letters杂志发表论文，介绍了用冰刻（iEBL）进行原位三维微纳加工的技术。共同第一作者为浙江大学博士生洪宇、博士后赵鼎，通讯作者为赵鼎和仇旻教授。据了解，仇旻教授现为西湖大学光学工程讲席教授。
如果要在一面白墙上写一行印刷体的字，通常的做法是先做一块镂空出字形的模板，在向墙面喷涂颜料时用掩模板遮挡，墙面上就留下了标准的字迹。来自宏观世界的灵感应用到微纳结构加工中，就是当前最常用的微纳加工方案之一——电子束曝光技术（EBL）。
在电子束曝光中，充当“掩模板”的是一种称为光刻胶的聚合物。经过电子束扫描，部分光刻胶的性质会发生改变，再经过化学试剂清洗，光刻胶便“显影”出特定的图案，为下一步进行金属（或其他材料）沉积“画”出模板。
随着微纳器件的小型化、精细化需求日益突出，科学家越来越感觉到传统电子束曝光的局限。赵鼎认为，局限之一在于，传统的工艺需要“反复进出真空环境，过程中一点落灰就可能让样品报废”。局限还在于掩模板材料。光刻胶很难清洗，残留几乎不可避免，这会影响产品性能；如果利用超声波辅助清洗，可以更有效地去除光刻胶，但是又存在破坏微纳结构本身的风险。
2011年初，仇旻教授受国家“千人计划”支持回国任教，深感改进微纳加工技术的紧迫性。“当时，我们国家在微纳加工领域已经有了一点积累，但很少有很强的加工平台，要加工一个微纳器件，需要在全国不同的实验室之间跑。”仇旻说，这些年我国很多地方都建成了先进的微纳加工平台，但基础的制造方法仍有很大的探索空间。
“如果我们用冰来做光刻胶，结果就会很不一样。”几年前，一支哈佛大学的研究团队提出了“冰刻”的设想，仇旻团队则希望将这一技术推进到三维微纳器件加工领域。“当电子束打在冰层上，被打到的冰就‘自行消失’了，留下一个三维结构模板。”这样可以大大缩短加工步骤。
要支撑起这个巧妙的设想，必须要有相应的“生产线”。买不到现成的商用设备？团队成员便搭建了一套全新的“冰刻”装置——改造后的扫描电子显微镜集制冷、注水、测温等模块于一身，并与自主设计的材料生长系统无缝对接。
为何需要在零下130度操作？这是因为真空环境中，如果温度不够低，通常会产生结晶态的冰膜。微观上看，它的表面其实是凹凸不平的，不利于产生精细的“冰模板”。而零下130度能让水蒸气凝华成无定形态的冰，平整的冰膜表面有利于电。
冰胶电子束光刻的出现，给电子束光刻纳米加工开辟了一条新的技术路线，大大拓宽了纳米加工的应用范围，使许多传统EBL纳米加工无法实现的形貌如高分辨3D结构成为可能。其优势不仅表现在廉价、环保、无污染、工艺简洁等诸多方面，还包括在如下几个重要特性：因此，西湖大学仇旻教授（原浙江大学教授）领导的团队所采用的iEBL为纳米加工与光刻领域开辟了一个新的研究领域，具有广阔的应用前景。
通过iEBL，有望实现一系列纳米加工上新的突破，包括三维（3D）光子晶体的制备、3D纳米结构的新技术、大高宽比纳米光栅的图形化、无机材料的图形化等等。笔者相信，通过对于iEBL机理和应用的深入研究，这个独创的纳米“冰雕”技术，必将成为纳米加工中一个不可或缺的重要分支，为当今科技的发展带来强大的技术支持新手段。