Istraživači su razvili jednostavan za izgradnju, jeftin sistem 3D nanoštampe koji može da kreira proizvoljne 3D strukture sa izuzetno finim karakteristikama. Nova tehnika 3D nanoštampe je dovoljno precizna za štampanje metamaterijala, kao i raznih optičkih uređaja i komponenti kao što su mikro sočiva, mikrooptički uređaji i metamaterijali.
„Naš sistem koristi proces apsorpcije u dva koraka za realizaciju 3D štampanja sa preciznošću koja dostiže nivo nanometara, što je pogodno za komercijalnu proizvodnju“, rekao je vođa istraživačkog tima Cuifang Kuang iz laboratorije Zhejiang i Univerziteta Zhejiang, oba u Kini. „Može se koristiti za različite aplikacije kao što je štampanje mikro ili nanostruktura za proučavanje bioloških ćelija ili proizvodnju specijalizovanih optičkih talasovoda koji se koriste za uređaje virtuelne i proširene stvarnosti.“
Konvencionalni pristupi 3D nanoštampanju visoke rezolucije koriste pulsne femtosekundne lasere koji koštaju desetine hiljada dolara. U Optics Letters, Kuang i njegove kolege opisuju svoj novi sistem zasnovan na integrisanoj laserskoj diodi sa kontinualnim talasom spojenom na vlakna koja nije samo jeftina već je i laka za rukovanje.
„Ovaj novi pristup pomaže da se 3D nanoštampanje učini dostupnim naučnicima, čak i onima koji nisu upoznati sa optičkim sistemima koji se obično koriste za ovu vrstu proizvodnje“, rekao je Kuang. „To bi na kraju moglo dovesti do jeftinih desktop uređaja za 3D nanoštampanje koji bi svima mogli ponuditi precizno nanoštampanje.“
3D štampani objekti sa veličinom karakteristika od približno 100 nm obično zahtevaju tehniku koja se zove dvofotonska apsorpcija. Ovo uključuje korišćenje skupih femtosekundnih lasera da bi se postigla precizna 3D apsorpcija fotona koja učvršćuje ili polimerizuje tečnu smolu koja je osetljiva na svetlost.
Nedavno je razvijen pristup koji se naziva dvostepena apsorpcija kao alternativa dvofotonskoj apsorpciji koju je razvio istraživački tim Vincenta Hahna na Tehnološkom institutu u Karlsrueu. Koristi specijalni fotoinicijator koji se zove benzil zajedno sa jednim izvorom svetlosti za stvaranje polimerizacije. U novom radu, istraživači su razvili pojednostavljeni i brži 3D nanoprinting dvostepeni apsorpcioni sistem koji koristi integrisani laser sa vlaknima sa talasnom dužinom od 405 nm.
Za 2D ili 3D štampanje sa novim sistemom, laserski snop iz jednomodnog vlakna koje održava polarizaciju se kolimuje i usmerava na galvanometrijska ogledala. Zatim se fokusira u fotoosetljivi materijal pomoću objektiva mikroskopa sa velikim otvorom blende.
„Jednostavnom sistemu nije potreban veliki broj optičkih komponenti za modulaciju laserskog zraka, što štedi novac i proizvodi manje optičkih aberacija ili grešaka“, rekao je Kuang. „Takođe je veoma stabilan i kompatibilan sa većinom komercijalnih mikroskopa.“
Istraživači demonstriraju svoj 3D sistem za nanoštampanje koristeći ga pri malim brzinama za štampanje 2D linijskih rešetki i 3D nanostruktura sa gomile drveta sa bočnim periodom od 350 nm. Koristeći veću brzinu skeniranja od 1000 mikrona u sekundi, 2D rešetke sa rezolucijom ispod 200 nm i širinom linije ispod 50 nm i dalje se mogu proizvesti sa snagom lasera manjom od 1 mV.
Istraživači sada rade na poboljšanju brzine pisanja i kvaliteta tehnike uz održavanje visoke rezolucije. Ovo će učiniti sistem praktičnim za upotrebu za još više aplikacija.
