技术进步可以扩大3D纳米打印的范围
研究人员开发了一种易于构建、低成本的 3D 纳米打印系统，可以创建具有极其精细特征的任意 3D 结构。新的3D纳米打印技术足够精确，可以打印超材料以及各种光学器件和组件，例如微透镜、微光学器件和超材料。
“我们的系统采用两步吸收工艺实现3D打印，精度达到纳米级，适合商业制造，”来自中国之江实验室和浙江大学的研究团队负责人匡翠芳说。“它可用于多种应用，例如打印用于研究生物细胞的微米或纳米结构或制造用于虚拟和增强现实设备的专用光波导。”
传统的高分辨率 3D 纳米打印方法使用脉冲飞秒激光器，成本高达数万美元。在 Optica 出版集团的 期刊《Optics Letters》中， Kuang 及其同事 描述了他们基于集成光纤耦合连续波激光二极管的新系统，该系统不仅价格低廉，而且易于操作。
Kuang 表示：“这种新方法有助于科学家们使用 3D 纳米打印技术，即使是那些不熟悉通常用于此类制造的光学系统的人。” “它最终可能会带来低成本的桌面 3D 纳米打印设备，为任何人提供精密纳米打印。”
创建一个简单的设置
3D 打印特征尺寸约为 100 nm 的物体通常需要一种称为双光子吸收的技术。这涉及使用昂贵的飞秒激光器来实现精确的 3D 光子吸收，从而固化或聚合对光敏感的液体树脂。
最近，卡尔斯鲁厄理工学院 Vincent Hahn 的研究团队开发了一种称为两步吸收的方法，作为双光子吸收的替代方法。它使用一种称为苯偶酰的特殊光引发剂和单一光源来产生聚合。在这项新工作中，研究人员开发了一种简化且更快的 3D 纳米打印两步吸收系统，该系统使用 405 nm 波长集成光纤耦合激光器。
对于使用新系统进行 2D 或 3D 打印，来自单模保偏光纤的激光束被准直并引导到检流镜上。然后用高数值孔径显微镜物镜将其聚焦到感光材料中。
打印微小物体
“这个简单的系统不需要大量的光学元件来调制激光束，这样可以节省资金并产生更少的光学像差或错误，”Kuang 说。“它也非常稳定，并且与大多数商用显微镜兼容。”
研究人员展示了他们的 3D 纳米打印系统，使用该系统以低速打印横向周期为 350 nm 的 2D 线光栅和 3D 木堆纳米结构。使用每秒 1000 微米的更快扫描速度，仍然可以使用低于 1mW 的激光功率制造分辨率低于 200 纳米、线宽低于 50 纳米的二维光栅。
研究人员现在正在努力提高该技术的写入速度和质量，同时保持高分辨率。这将使该系统可用于更多应用。
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