3D 激光納米打印機(jī)變得緊湊

用于紙張打印的傳統(tǒng)激光打印機(jī)中的激光器非常小。相比之下，迄今為止，用于 3 維微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)的 3D 激光打印機(jī)需要大型且昂貴的激光系統(tǒng)?？査刽敹蚶砉W(xué)院 (KIT) 和海德堡大學(xué)的研究人員現(xiàn)在為此使用了另一種工藝。兩步吸收適用于廉價(jià)且小巧的藍(lán)色激光二極管。因此，可以使用更小的打印機(jī)。工作報(bào)告在Nature Photonics 上。( DOI: 10.1038/s41566-021-00906-8 )

目前，激光打印是 3D 打印增材制造的首選方法，因?yàn)樗峁┝怂蟹椒ㄖ凶罴训目臻g分辨率并達(dá)到了極高的打印速度。在激光打印中，聚焦的激光束被導(dǎo)向光敏液體。在焦點(diǎn)處，激光打開(kāi)特殊分子的開(kāi)關(guān)并觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)導(dǎo)致材料局部硬化。通過(guò)移動(dòng)焦點(diǎn)，可以生產(chǎn)任何 3D 微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)反應(yīng)基于所謂的雙光子吸收，這意味著兩個(gè)光子同時(shí)激發(fā)分子，從而導(dǎo)致所需的化學(xué)修飾。然而，這種同時(shí)激發(fā)的情況很少發(fā)生，這就是為什么必須應(yīng)用復(fù)雜的脈沖激光系統(tǒng)的原因，

更緊湊的 3D 打印機(jī)得益于兩步流程

當(dāng)使用所謂的兩步過(guò)程時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)更緊湊、更小的打印機(jī)。第一個(gè)光子將分子轉(zhuǎn)移到中間狀態(tài)。在第二步中，第二個(gè)光子將分子從中間態(tài)轉(zhuǎn)移到所需的激發(fā)態(tài)并開(kāi)始化學(xué)反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：與雙光子吸收相反，兩個(gè)光子的吸收不一定同時(shí)發(fā)生。“對(duì)于這個(gè)過(guò)程，可以使用緊湊和低功率的連續(xù)波激光二極管，”KIT 應(yīng)用物理研究所 (APH) 研究的第一作者 Vincent Hahn 說(shuō)。所需的激光功率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的激光指示器。然而，印刷需要特定的光刻膠。“這些光刻膠的開(kāi)發(fā)耗時(shí)數(shù)年，只有與化學(xué)家合作才有可能，

不僅更容易，而且更好

“該出版物表明該想法有效，甚至比以前使用的雙光子吸收更好，”哈恩說(shuō)。對(duì)馬丁·韋格納來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的：“使用像大手提箱一樣大的飛秒激光器要好幾萬(wàn)歐元，還是用針頭那么大、成本不到十歐元的半導(dǎo)體激光器，差別很大?，F(xiàn)在，3D 激光納米打印機(jī)的其他組件也必須小型化。對(duì)我來(lái)說(shuō)，一個(gè)鞋盒那么大的設(shè)備在未來(lái)幾年看起來(lái)很現(xiàn)實(shí)。這甚至比我在 KIT 桌面上的激光打印機(jī)還要小。” 通過(guò)這種方式，3D 激光納米打印機(jī)可能會(huì)成為許多群體的負(fù)擔(dān)得起的。專家們已經(jīng)在談?wù)?3D 激光打印技術(shù)的大眾化。

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