LLNL stanowi nowy przełom w nanoskalowym druku 3D

Litografia dwu-fotonowa różni się od innych metod druku 3D, ponieważ jest w stanie wytwarzać mniejsze obiekty niż punkt lasera. Jest w stanie ominąć zwykłą granicę dyfrakcji, ponieważ materiał fotorezystancyjny, który utwardza ​​się i twardnieje w celu tworzenia struktur, może równocześnie absorbować dwa fotony zamiast jednego. Zwykle technika wymaga cienkiego szklanego szkiełka, soczewki i zanurzeniowego oleju, który pomaga skupić światło lasera na jego delikatnym punkcie.

Zespół LLNL szczegółowo opisał swoje badania w artykule zatytułowanym "Radioplastyczne oporniki dla dwóch osób". Litografia fotonowa umożliwiająca obrazowanie submikronowe 3D części polimerowych za pomocą tomografii komputerowej rentgenowskiej, "do której można uzyskać dostęp tutaj. W artykule naukowcy opisują, w jaki sposób złamali kod na materiałach fotorezystywnych zoptymalizowanych pod kątem litografii dwufotonowej i tworząc mikrostruktury 3D o cechach mniejszych niż 150 nanometrów. Wcześniejsze techniki budowałyby struktury od podstaw, ograniczając rozmiar obiektu, ponieważ odległość między szkiełkiem a soczewką wynosiła zazwyczaj 200 mikronów lub mniej. Ale umieszczając materiał odporny bezpośrednio na soczewce i skupiając laser przez opór, badacze mogli drukować obiekty 3D o wysokości wielu milimetrów.

"W tym dokumencie odkryliśmy sekrety tworzenia niestandardowych materiałów na litograficznych systemach dwufotonowych bez utraty rozdzielczości ", powiedział badacz LLNL James Oakdale.

Światło lasera załamuje się, gdy przechodzi przez materiał fotorezystu, więc kluczem, według naukowców, było" dopasowanie indeksu, "Lub zastanawianie się, jak dopasować współczynnik załamania materiału rezystywnego do medium zanurzeniowego soczewki, aby laser mógł przejść bez przeszkód. Dopasowanie indeksu umożliwia drukowanie dużych części 3D z funkcjami tak małych jak 100 nm.

"Większość naukowców, którzy chcą używać litografii dwufotonowej do drukowania funkcjonalnych struktur 3D, potrzebuje części wyższych niż 100 mikronów", powiedział Sourabh Saha, główny autor artykułu. "Dzięki tym odpornym na indeksy oparom można drukować struktury tak wysokie, jak tylko chcesz. Jedynym ograniczeniem jest prędkość. To kompromis, ale teraz, gdy wiemy, jak to zrobić, możemy zdiagnozować i ulepszyć ten proces. "

Następnym celem jest równoległość i przyspieszenie procesu. Naukowcy chcą także tworzyć jeszcze mniejsze funkcje i dodawać więcej funkcjonalności, ostatecznie wykorzystując technikę do druku 3D części o znaczeniu krytycznym.

"To bardzo mały element układanki, który rozwiązaliśmy, ale jesteśmy bardzobardziej pewni naszych umiejętności, aby zacząć grać w tej dziedzinie teraz ", powiedział Saha. "Jesteśmy na ścieżce, w której wiemy, że mamy potencjalne rozwiązanie dla różnych typów aplikacji. Nasze dążenie do coraz mniejszych funkcji w większych i większych strukturach przybliża nas do czołówki badań naukowych prowadzonych przez resztę świata. Po stronie aplikacji opracowujemy nowe praktyczne sposoby drukowania. "

Autorami publikacji są Sourabh K. Saha, James S. Oakdale, Jefferson A. Cuadra, Chuck Divin, Jianchao Ye , Jean-Baptiste Forien, Leonardus B. Bayu Aji, Juergen Biener i William L. Smith.