科學家利用超快激光脈沖實現(xiàn)納米級3D打印

　　來自立陶宛維爾紐斯大學(維爾紐斯大學)激光研究中心大學的科學家們正在研究如何以更加有效的方式進行3D打印。不過，他們的研究涉及到的方法遠遠超出當前的層積式的方法。通過使用基于非線性光與物質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。

　　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《通過偏振控制的納米級精度3D聚合制備(Nanoscale Precision of 3D Polymerization via Polarization Control)》?？茖W家們稱，他們的研究將為未來的3D打印帶來更大、甚至無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，還將會對電信、電子、基于芯片實驗室(Lab-on-chip)技術的裝置、組織工程等領域的應用產(chǎn)生影響。不過研究人員們指出，盡管這一技術在實驗室當中比較可行，但是現(xiàn)實中如果將該原型設備轉化成可晝夜運行的的工業(yè)流水線，卻是極其昂貴的。

　　據(jù)了解，在這項研究當中，科學家們主要圍繞著納米光刻技術來探索光的偏振在用該技術進行3D打印的過程中會產(chǎn)生什么樣的影響。

　　“在激光3D納米光刻技術中，偏振效應主要用來微調感光性樹脂在形成結構過程中的特征尺寸。”科學家們在論文中稱。

　　據(jù)科學家們說，這其中的關鍵是如何在線性偏振方向改變的時候，在激光功率和光束掃描/對象轉化速度之間提供固定的條件。如果實現(xiàn)，這將帶來納米級的精度。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，聚合特征尺寸的縱橫比調制能力即啟用，而且無需光束成型技術或者相位光罩。

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

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

　　在這項研究當中，研究人員通過基于3D建模和實驗的深入分析揭示了：偏振效應、對分辨率的影響、在直接激光寫入條件下熱梯度與偏振的耦合。

　　科學家們能夠用3D打印的一個帶(或不帶)偏振校正的木材堆光子結構展示他們的研究結果。