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解開納米級(jí)3D打印的秘密 勞倫斯利物莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究人員發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)雙光子光刻技術(shù)（TPL）能力的新途徑，一個(gè)高分辨率的三維打印技術(shù)能夠生產(chǎn)納米尺寸的結(jié)構(gòu)，其寬度小于人類頭發(fā)寬度的一百分之一。 這一研究結(jié)果，最近發(fā)表在雜志《ACS Applied Materials & Interfaces》上，同時(shí)具有X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）潛力分析的應(yīng)力，或者用于實(shí)現(xiàn)缺陷的無創(chuàng)性醫(yī)療器械和植入物嵌入的3-D印刷制作。 雙光子光刻通常需要一個(gè)薄的玻璃片、一個(gè)透鏡，并且需要油浸來幫助激光聚焦到固化和打印的細(xì)微點(diǎn)上。它不同于其他3D打印方法的分辨率，因?yàn)樗墚a(chǎn)生特征小于激光光斑，規(guī)模沒有其他印刷工藝可以匹配。該技術(shù)繞過了其他方法通常的衍射極限，因?yàn)楣袒陀不a(chǎn)生的光致抗蝕劑材料以前是商業(yè)秘密，其中材料同時(shí)吸收兩個(gè)光子而不是一個(gè)。 在論文中，勞倫斯利物莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員描述了光刻膠材料的雙光子光刻技術(shù)和三維微結(jié)構(gòu)與功能小于150納米的形成優(yōu)化破解密碼。以前的技術(shù)從基板建造了結(jié)構(gòu)，限制了物體的高度，因?yàn)椴ＡЩ脽羝?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=鏡頭',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_5">鏡頭之間的距離通常是200微米或更小。通過轉(zhuǎn)動(dòng)頭部的過程，將抗蝕材料直接放在鏡頭上，通過抗蝕劑聚焦激光，研究人員現(xiàn)在可以打印出幾毫米高的物體了。此外，研究人員能夠調(diào)整和提高X射線光抗可以吸收量，超過10倍的常用技術(shù)的光致抗蝕劑提高衰減。 上圖所示為勞倫斯利物莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究印刷的八桁架結(jié)構(gòu)頂部的一個(gè)類似于人類頭發(fā)直徑的固體堿的亞微米級(jí)的功能結(jié)構(gòu)。來源： 勞倫斯利物莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 “在這篇文章中，我們已經(jīng)解開了秘密制造定制材料雙光子光刻系統(tǒng)，而不損失分辨率，”勞倫斯利物莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究員James Oakdale說，他是該論文的共同作者。 由于激光光線折射通過光刻膠材料，這是要解決的關(guān)鍵難題，研究人員說，“折射率匹配”發(fā)現(xiàn)如何匹配的抗蝕材料的透鏡浸沒介質(zhì)的折射率，激光可以暢通通過。索引匹配打開了打印較大的部件的可能性，他們說，具有100納米的特性。 “大多數(shù)研究人員想要使用雙光子光刻印刷功能的三維結(jié)構(gòu)要比100微米的部分更高，”Sourabh Saha說，特也是論文的主要作者�！笆褂眠@些索引匹配的抗蝕劑，您可以像您希望的那樣打印結(jié)構(gòu)。唯一的限制是速度。這是一種折衷，但現(xiàn)在我們知道如何做到這一點(diǎn)，我們可以診斷和改進(jìn)這個(gè)過程。” 通過雙光子光刻（TPL）3D打印過程中，研究人員可以打印木質(zhì)晶格結(jié)構(gòu)特，其寬度約為人類頭發(fā)寬度的一部分。 通過調(diào)整材料的X射線吸收，研究人員現(xiàn)在可以使用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描對(duì)圖像部分的內(nèi)部在不切割開的情況下進(jìn)行調(diào)查，或利用3-D打印技術(shù)嵌入體診斷工具，如支架、關(guān)節(jié)或骨支架。這些技術(shù)也可用來生產(chǎn)特殊需求的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探針，以及光學(xué)和機(jī)械材料，3-D印刷電化學(xué)電池等。 唯一的限制因素是需要?jiǎng)?chuàng)建時(shí)間，所以研究者下一步會(huì)研究并行化和加速過程。他們打算移動(dòng)到更小的功能，并在將來添加更多的功能，使用該技術(shù)構(gòu)建真正的關(guān)鍵任務(wù)部件。 “我們目前解決的問題只是一個(gè)非常小的一塊，但我們更相信我們的能力，開始在這一領(lǐng)域逐步開展研究，”Saha說。“我們正走在一條我們知道我們有不同類型應(yīng)用程序的潛在解決方案的道路上。我們?cè)谠絹碓酱蟮慕Y(jié)構(gòu)中尋求越來越小的功能，使我們更接近世界其他地方正在進(jìn)行的科學(xué)研究的前沿。在應(yīng)用方面，我們正在開發(fā)新的實(shí)用的打印方法。
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