科學(xué)家利用超快激光脈沖實(shí)現(xiàn)納米級(jí)3D打印

　　來(lái)自立陶宛維爾紐斯大學(xué)(維爾紐斯大學(xué))激光研究中心大學(xué)的科學(xué)家們正在研究如何以更加有效的方式進(jìn)行3D打印。不過(guò)，他們的研究涉及到的方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前的層積式的方法。通過(guò)使用基于非線性光與物質(zhì)相互作用的超快激光脈沖，他們正在努力大幅提升3D打印技術(shù)。

　　近日，他們的研究成果被發(fā)表在了《Advanced Optical Material》雜志上，論文題目是《通過(guò)偏振控制的納米級(jí)精度3D聚合制備(Nanoscale Precision of 3D Polymerization via Polarization Control)》?？茖W(xué)家們稱(chēng)，他們的研究將為未來(lái)的3D打印帶來(lái)更大、甚至無(wú)法比擬的靈活性和通用性，并有可能用于范圍廣泛的新型材料。除此之外，還將會(huì)對(duì)電信、電子、基于芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-chip)技術(shù)的裝置、組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生影響。不過(guò)研究人員們指出，盡管這一技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中比較可行，但是現(xiàn)實(shí)中如果將該原型設(shè)備轉(zhuǎn)化成可晝夜運(yùn)行的的工業(yè)流水線，卻是極其昂貴的。

　　據(jù)了解，在這項(xiàng)研究當(dāng)中，科學(xué)家們主要圍繞著納米光刻技術(shù)來(lái)探索光的偏振在用該技術(shù)進(jìn)行3D打印的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響。

　　“在激光3D納米光刻技術(shù)中，偏振效應(yīng)主要用來(lái)微調(diào)感光性樹(shù)脂在形成結(jié)構(gòu)過(guò)程中的特征尺寸。”科學(xué)家們?cè)谡撐闹蟹Q(chēng)。

　　據(jù)科學(xué)家們說(shuō)，這其中的關(guān)鍵是如何在線性偏振方向改變的時(shí)候，在激光功率和光束掃描/對(duì)象轉(zhuǎn)化速度之間提供固定的條件。如果實(shí)現(xiàn)，這將帶來(lái)納米級(jí)的精度。如下圖所示，該區(qū)域在保留相同深度的情況下出現(xiàn)改變時(shí)，聚合特征尺寸的縱橫比調(diào)制能力即啟用，而且無(wú)需光束成型技術(shù)或者相位光罩。

　　在恒定的輻照強(qiáng)度和與激光直寫(xiě)方向(垂直、平行、圓形)有關(guān)的不同偏振方向條件下所導(dǎo)致的聚合特征的變化。其體素(Voxel)尺寸和縱橫比可通過(guò)偏振控制在納米尺度上進(jìn)行調(diào)整。

　　“在該激光處理過(guò)程中，光束偏振方向的影響在導(dǎo)電和電介質(zhì)實(shí)體目標(biāo)上得到了 徹底的研究。”研究人員在論文中稱(chēng)。“其中包括偏振對(duì)于激光與物質(zhì)相互作用的標(biāo)量參數(shù)的影響，比如吸收系數(shù)和電離速率等。”

　　在這項(xiàng)研究當(dāng)中，研究人員通過(guò)基于3D建模和實(shí)驗(yàn)的深入分析揭示了：偏振效應(yīng)、對(duì)分辨率的影響、在直接激光寫(xiě)入條件下熱梯度與偏振的耦合。

　　科學(xué)家們能夠用3D打印的一個(gè)帶(或不帶)偏振校正的木材堆光子結(jié)構(gòu)展示他們的研究結(jié)果。