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패트리샤 다우칸타스

연구원들은 매우 미세한 특징을 지닌 임의의 3D 구조를 만들 수 있는 구축하기 쉽고 저렴한 3D 나노프린팅 시스템을 개발했습니다. 이 방법은 대부분의 상업용 현미경과 호환됩니다. [이미지 : 저장대학교 추이팡광(Cuifang Kuang)]

중국의 연구자들은 크기가 수백 나노미터에 불과한 구조를 제작할 수 있는 저가형 3D 레이저 프린팅 시스템을 개발했다고 합니다(Opt. Lett., doi: 10.1364/OL.495286). 이 기술은 2단계 흡수를 사용하여 150nm 미만의 주기를 갖는 2D 격자를 포함한 다양한 나노구조를 생성합니다. 2광자 흡수를 고출력 펨토초 레이저로 대체하는 새로운 방법은 메타물질에서 마이크로렌즈까지 많은 광학 부품을 만드는 데 사용될 수 있습니다.

과학자들은 이미 비선형 2광자 흡수를 사용하여 3D 프린팅 재료의 광중합 과정을 촉발하고 나노 크기의 특징을 생성하는 방법을 알고 있습니다. 그러나 이 프로세스에는 비싸고 까다로운 펨토초 레이저가 필요합니다.

Zhejiang University의 Cuifang Kuang과 그의 동료들은 보다 최근의 접근 방식을 취했습니다. 즉, 2단계 흡수를 활용하여 3D 프린팅 공정을 구동하는 광개시제 분자를 자극하는 것입니다. 올바른 조건에서 2단계 흡수는 2광자 흡수와 동일한 종류의 비선형 효과를 나타내지만 블루레이 플레이어의 광원과 유사한 일반 CW 레이저 다이오드의 405nm 출력만으로도 전력을 공급하기에 충분합니다. 인쇄.

연구원들은 새로운 시스템을 사용하여 3D 나무 더미 구조(윗줄), 직경 20μm의 버키볼(왼쪽 아래) 및 2개의 입방체 상자 프레임(오른쪽 아래)을 포함한 다양하고 상세한 3D 구조를 만들었습니다. 이미지는 전자현미경으로 획득되었습니다. [이미지 : 저장대학교 추이팡광(Cuifang Kuang)]

연구팀은 2단계 흡수 공정의 두 번째 광원으로 532nm CW 레이저를 사용했습니다. 실험 설정에서는 빔을 갈바노메트릭 및 이색성 거울과 결합하고 유침 현미경 대물렌즈를 통해 광개시제로 벤질이라는 유기 화합물이 포함된 포토레지스트에 빔의 초점을 맞췄습니다. 설정이 광선으로 포토레지스트를 스캔하는 동안 압전 스테이지가 움직임을 제어했습니다.

100μm/s의 스캔 속도로 장치는 125~140nm의 주기에서 서로 명확하게 구별되는 2D 격자 라인을 생성했습니다. 팀은 또한 측면 주기가 350nm이고 가로 길이가 20μm에 불과한 "버키볼" 구조를 갖춘 8층 3D 나무더미 광결정을 인쇄했습니다.

팀이 스캔 속도를 1000μm/s로 몇 배나 높였음에도 불구하고 이 설정은 2차원 및 3차원에서 구별 가능한 폴리머 나노구조를 생성했습니다. 연구원들은 스캔 속도가 빨라지면 405nm 레이저의 출력이 포토레지스트에 전달되는 양이 적어지므로 녹색 532nm 레이저의 작용으로 중합 공정이 향상된다는 점에 주목했습니다.

"이 새로운 접근 방식은 이러한 유형의 제조에 일반적으로 사용되는 광학 시스템에 익숙하지 않은 과학자들도 3D 나노프린팅을 이용할 수 있도록 도와줍니다"라고 Kuang은 연구와 함께 발표한 보도 자료에서 말했습니다. "결국 누구에게나 정밀 나노프린팅을 제공할 수 있는 저가형 데스크톱 3D 나노프린팅 장치가 탄생할 수 있습니다."

게시 날짜: 2023년 8월 30일