新型便攜3D打印機(jī)用芯片引導(dǎo)光束

想象一下，你能隨身攜帶一臺3D打印機(jī)，快速創(chuàng)建一些低成本物體，比如緊固自行車車輪或關(guān)鍵醫(yī)療手術(shù)所需的零件等。美國麻省理工學(xué)院（MIT）和得克薩斯大學(xué)奧斯汀分�？茖W(xué)家結(jié)合硅光子學(xué)和光化學(xué)技術(shù)，成功研制出首臺基于芯片的3D打印機(jī)，向?qū)崿F(xiàn)上述想法邁出關(guān)鍵一步。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《光：科學(xué)&應(yīng)用》雜志。

論文資深作者、MIT電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授耶萊娜·納托拉斯表示，其團(tuán)隊(duì)此前已開發(fā)出集成光學(xué)相控陣系統(tǒng)，借助一系列置于芯片上的微型天線來控制光束，讓光束向特定方向移動。研究團(tuán)隊(duì)欲探索這種設(shè)備是否可用于制造基于芯片的3D打印機(jī)。與此同時(shí)，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究團(tuán)隊(duì)首次展示了借助可見光快速固化的專用樹脂。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)一拍即合，首臺基于芯片的3D打印機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

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基于芯片的3D打印機(jī)概念圖

該3D打印機(jī)原型由一個(gè)包含160納米厚光學(xué)天線陣列的單光子芯片組成，整個(gè)芯片可置于一枚硬幣上。該芯片能向合成樹脂阱發(fā)射可重新配置的光束。當(dāng)光束照射其上時(shí)，合成樹脂阱會固化成固體形狀，在幾秒鐘內(nèi)即可完全成型。

研究團(tuán)隊(duì)指出，這種便攜式3D打印機(jī)有望在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如，臨床醫(yī)生能為患者量身定制醫(yī)療設(shè)備，工程師能在工作現(xiàn)場快速制作零件原型等。