マイクロ・ナノ発光デバイスは、集積光学の発展において重要な役割を果たしている。例えば、有機レーザーや電子ディスプレイの分野では、光利得材料が応用の大きな可能性を秘めている。圧力や化学物質が発光材料に反応することで、センサーとして使用することができる。マイクロ構造アレイによって調製されたさまざまな発光材料に加えて、偽造防止分野における合理的な光の調節を通じて、応用の非常に優れた価値を示している。

実際の応用では、固体状態のデバイス（薄膜、機能性構造体など）は、液体や自由な状態の物質よりもはるかに応用範囲が広いため、固体や凝集状態でも良好な発光効率を持つ発光材料が必要となる。したがって、効率的な固体状態の発光材料を見つけ、高分子デバイスに応用することが重要である。

様々な種類の発光材料の中でも、会合誘起発光材料（AIEs）は、発光材料の新しいクラスとして、そのユニークな発光特性のために、多くの注目と研究を集めている。AIEsは、固体状態で高い発光効率という利点を有し、AIEsをエポキシ樹脂にドープすることにより、高分子マイクロナノ発光構造を調製し、その結果、複合樹脂を得ることに成功している。 高分子発光デバイスは、機能性フォトニックデバイスの重要なクラスであり、高分子複合体にドープまたは修飾された発光材料を調製する過程で、自己組織化と成熟した加工技術により、様々な固体フォトニックデバイスを柔軟に調製することができる。これらの発光デバイスは、レーザー、光通信、センシング、照明ディスプレイ、印刷、生物診断、偽造防止など多くの分野で優れた応用価値がある。

高分子材料は相溶性がよいため、さまざまな機能性材料のドーピングや加工が可能である。例えば、Sunらは、レーザー色素ローダミンB（RhB）をSU-8フォトレジストにドープし、フェムト秒レーザー直接描画を用いて、さまざまな小型共振キャビティ構造を作製し、低閾値レーザー出力を実現した。清華大学のYangらは、炭素ドットを添加したポリマー（ハイドロゲルなど）を中心に、導波路構造を用いたセンシング関連の一連の研究を行い、幅広い物質のセンシングと検出を実現した。ポリマー発光デバイスの応用方向は、主に発光材料の特殊な特性と構造化フォトニックデバイスの機能に依存することは明らかである。高分子発光デバイスの応用範囲を広げ、デバイスの効率を向上させるためには、発光材料の性能を継続的に向上させるとともに、応用方向に合わせて機能的なデバイスを作るための適切な加工手段を見つける必要がある。

高分子発光素子では、発光材料（例えば、有機低分子、希土類アップコンバージョン材料、量子ドットなど）がドーピングまたは修飾により高分子マトリックス中に混合され、適当な光または電力励起下で発光する。実際には、エネルギー消費量やデバイスの寿命などを考慮し、より効率的な発光デバイス、つまり、光または電力励起の下で可能な限り低い発光デバイスを追求し、デバイスは目標とする発光強度を達成する。固体デバイスの場合、その発光強度は主に発光成分自体の発光効率とドーピング比に関係する。従来の発光材料は、高濃度または固体状態では分子間力が増大し、強いπ-πスタッキング効果によって色素分子が蛍光バーストを起こしてしまうため、固体発光素子への有機発光色素の応用が大きく制限されていた。以前に報告されたRhBポリマーマイクロレーザーに関する研究によると、ポリマー中の利得材料RhBの最適なドーピング比は1wt%であり、ドーピング濃度をさらに上げると、蛍光バーストが鋭くなるだけでなく、ポリマー中のRhB分子がポリマークラスタリング現象に現れ、デバイスの形態と性能に影響を与える。

凝集誘起発光材料は、有機発光材料の新しいクラスとして、分子内移動の制限というユニークな発光メカニズムにより、色素分子の凝集バーストの問題を根本的に克服し、固体状態で高効率の発光を実現した。

ポリマー微小光学デバイス加工技術：

1.マスクリソグラフィ

マスク露光による感光性高分子材料の構造化。

2.レーザーおよび電子ビーム直接描画技術

直接描画はマスクレス・フォトリソグラフィ技術で、感光性コーティング上の集光スポットの座標位置を制御することで構造情報を生成する。

3.ナノインプリント技術

ナノインプリントは、マイクロおよびナノ構造パターンを複製するプロセスであり、高精度で大面積のマイクロおよびナノ構造作製に使用できる。