Teknologifremskritt kan utvide rekkevidden til 3D nanoprinting

Teknologifremskritt kan utvide rekkevidden til 3D nanoprinting

Tidsstempel: 9. august 2023 kl.10: 23
Kilde node: 2203740
09. august 2023 (Nanowerk Nyheter) Forskere har utviklet et lett å bygge, rimelig 3D nanoprinting-system som kan lage vilkårlige 3D-strukturer med ekstremt fine funksjoner. Den nye 3D nanoprinting-teknikken er presis nok til å skrive ut metamaterialer så vel som en rekke optiske enheter og komponenter som mikrolinser, mikrooptiske enheter og metamaterialer. "Vårt system bruker en to-trinns absorpsjonsprosess for å realisere 3D-utskrift med nøyaktighet som når nanometernivået, som er egnet for kommersiell produksjon," sa leder for forskerteamet Cuifang Kuang fra Zhejiang Lab og Zhejiang University, begge i Kina. "Den kan brukes til en rekke applikasjoner som å skrive ut mikro- eller nanostrukturer for å studere biologiske celler eller lage de spesialiserte optiske bølgelederne som brukes for virtuelle og utvidede virkelighetsenheter." rimelig 3D nanoprinting-system som kan lage vilkårlige 3D-strukturer med ekstremt fine funksjoner Forskere utviklet et lett å bygge, rimelig 3D nanoprinting-system som kan lage vilkårlige 3D-strukturer med ekstremt fine funksjoner. Den er kompatibel med de fleste kommersielle mikroskoper. (Bilde: Cuifang Kuang, Zhejiang University) Konvensjonelle høyoppløselige 3D nanoprinting-tilnærminger bruker pulserende femtosekundlasere som koster titusenvis av dollar. I tidsskriftet Optica Publishing Group Optikkbokstaver ("Høyoppløselig 3D nanoprinting basert på to-trinns absorpsjon via en integrert fiberkoblet laserdiode"), beskriver Kuang og medarbeidere deres nye system basert på en integrert fiberkoblet kontinuerlig-bølge laserdiode som ikke bare er billig, men også enkel å betjene. "Denne nye tilnærmingen bidrar til å gjøre 3D nanoprinting tilgjengelig for forskere, selv de som ikke er kjent med de optiske systemene som vanligvis brukes for denne typen fabrikasjon," sa Kuang. "Det kan til slutt føre til rimelige desktop 3D nanoprinting-enheter som kan tilby presisjon nanoprinting til hvem som helst."

Opprette et enkelt oppsett

3D-utskriftsobjekter med en funksjonsstørrelse på omtrent 100 nm krever vanligvis en teknikk som kalles to-fotonabsorpsjon. Dette innebærer å bruke dyre femtosekundlasere for å oppnå presisjon 3D-fotonabsorpsjon som størkner, eller polymeriserer, en flytende harpiks som er følsom for lys. Nylig har en tilnærming kalt totrinnsabsorpsjon blitt utviklet som et alternativ til tofotonabsorpsjon utviklet av Vincent Hahns forskerteam ved Karlsruhe Institute of Technology. Den bruker en spesiell fotoinitiator kalt benzil sammen med en enkelt lyskilde for å skape polymerisering. I det nye arbeidet utviklet forskerne et forenklet og raskere 3D nanoprinting to-trinns absorpsjonssystem som bruker en 405 nm-bølgelengde integrert fiberkoblet laser. For 2D- eller 3D-utskrift med det nye systemet, kollimeres laserstrålen fra den enkeltmodus polarisasjonsvedlikeholdende fiberen og rettes mot galvanometriske speil. Den blir deretter fokusert inn i det fotosensitive materialet med et mikroskopobjektiv med høy numerisk blenderåpning. en rekke detaljerte 3D-strukturer Forskerne brukte det nye systemet sitt til å lage en rekke detaljerte 3D-strukturer, inkludert en 3D vedhaugstruktur (a & b), en buckyball med en diameter på 20 mikron (c) og to kubiske boksrammer (d). Bildene ble tatt med et elektronmikroskop. (Bilde: Cuifang Kuang, Zhejiang University)

Utskrift av små gjenstander

"Det enkle systemet trenger ikke et stort antall optiske komponenter for å modulere laserstrålen, noe som sparer penger og produserer mindre optiske aberrasjoner eller feil," sa Kuang. "Den er også svært stabil og kompatibel med de fleste kommersielle mikroskoper." Forskerne demonstrerer 3D nanoprinting-systemet sitt ved å bruke det ved lave hastigheter til å skrive ut 2D-linjerister og 3D-nanostrukturer for vedhauger med en sideperiode på 350 nm. Ved å bruke en raskere skannehastighet på 1000 mikron per sekund, kan 2D-gitter med en oppløsning på under 200 nm og en linjebredde på under 50 nm fortsatt produseres med lasereffekt mindre enn 1 mW. Forskerne jobber nå med å forbedre skrivehastigheten og kvaliteten på teknikken samtidig som de opprettholder høy oppløsning. Dette vil gjøre systemet praktisk å bruke for enda flere bruksområder.

Tidstempel:

Mer fra Nanowerk