日前，美國勞倫斯利弗莫爾實驗室找到一種改進雙光子光刻的納米級3d打印技術，可以幫助醫(yī)生進行x射線ct掃描，分析人體內的3d打印植入物。研究人員相信3d打印過程將有一天會被用來生產關鍵部件。
聚焦納米級3d打印 美發(fā)現改進雙光子光刻新方法
近日，勞倫斯利弗莫爾實驗室(llnl)的研究人員已經找到了一種改進雙光子光刻(tpl)的方法，這是一種納米級3d打印技術。這項研究可以幫助醫(yī)生進行x射線ct掃描，分析人體內的3d打印植入物。與大多數激光3d打印技術不同，其分辨率受3d打印機激光點的大小限制，雙光子光刻技術可將打印分辨率降至低。這是因為tpl使用光致抗蝕劑材料，其同時吸收兩個光子而不是一個光子。llnl的研究人員近通過對3d打印過程中使用的抗蝕劑材料進行研究，并有了一些重要的發(fā)現，找到了大幅度拓寬tpl功能的方法。他們的發(fā)現是將整個過程顛倒過來-將抗蝕劑材料直接應用到鏡頭上，并將3d打印機的激光器通過抗蝕劑進行聚焦，可以打印出尺寸小于150納米但高度仍為幾毫米的三維微結構。llnl研究員james oakdale說：“在本文中，我們解開了在雙光子光刻系統(tǒng)上定制材料而不會失去分辨率的秘密。”但這只是llnl團隊的研究項目的開始。研究人員還發(fā)現，除了通過翻轉部分3d打印系統(tǒng)大幅提高tpl的分辨率之外，他們還可以將3d打印過程中使用的光敏聚合物抗蝕劑的衰減提高10倍以上，增加(或減少)抗蝕劑能夠吸收的x射線。這是通過“折射率匹配”使得抗蝕劑材料的折射率與透鏡的浸入介質匹配成為可能，從而允許3d打印機的激光以小的干擾通過。通過部署這種指數匹配技術，llnl團隊表示，tpl終可用于3d打印更大的部件，且具有小至100納米的特征。由于科學家們一直在尋找3d打印部件的佳方法，而且要求分辨率非常好，尺寸足夠大，功能性增加，這對于tpl拓展范圍可能會有很大的實際意義。該論文的作者sourabh saha說：“大多數希望使用雙光子光刻來打印功能性三維結構的研究人員需要高于100微米的部件，通過這些匹配的抗蝕劑，您可以打印符合您要求高度的結構。”saha承認，的限制就是tpl流程的速度。但是現在研究人員已經掌握了如何修改和改進這個過程，他們有信心能夠“診斷和改進”這個過程。對于llnl研究人員來說，新調整的抗蝕劑x射線吸收能力還有另一個重要的連鎖效應。通過制作吸收更多x射線的3d打印物體，研究人員理論上可以制作3d打印植入物，使用外部x射線ct掃描儀或其他成像設備可以更容易地檢查在人類身體中的3d打印植入物。由于3d打印植入物的調諧特性使其對ct掃描儀高度可見，因此醫(yī)生不需要移除這種植入物以查看是否具有例如內部缺陷等問題。這些可調諧材料也有藥用之外的用途。研究人員說，優(yōu)化的tpl過程可用于建立(然后檢查)點火設施目標的內部結構，llnl的大型激光慣性約束聚變(icf)研究裝置，可用于實現聚變點火。該過程的其他用途可以包括光學和機械超材料的3d打印和3d打印電化學電池。但是，現在的重點是通過并行化來加快打印過程，終實現更小的功能和更高的功能。研究人員相信3d打印過程將有一天會被用來生產關鍵部件。saha說：“這是我們解決的難題中的一小部分，但是我們現在更有信心開始在這個領域進行研究。我們在越來越大的結構中推動越來越小的特征，使我們更接近世界其他地方正在進行的科學研究的前沿。而在應用方面，我們正在開發(fā)新的實用打印方式。”據悉，該創(chuàng)新研究的結果已于近發(fā)表在“acs應用材料和接口”雜志上。(原標題：llnl開發(fā)出改進雙光子光刻(tpl)的新方法，可對3d打印植入物進行x射線掃描！)