供稿人:池金春 發(fā)布日期：2017-05-17
隨著飛秒激光器的普及化，雙光子吸收技術從最初的微觀顯示技術轉(zhuǎn)向微納3D打印。當連續(xù)兩個光子在10的負15次方秒時間間隔內(nèi)被一個原子吸收并激活交聯(lián)固化反應時，可以實現(xiàn)納米尺度的光固化。該原理被應用于三維零件立體打印成形，就是所謂的雙光子3D打印。雙光子3D打印因為有極高的空間分辨率，在組織工程和原位修復，生物支架，微納光鏡制造，光子晶體，數(shù)據(jù)存儲技術，微納器件制造等領域引發(fā)眾多的研究和應用。本文將介紹雙光子3D打印的分辨率、成形尺度和復雜光鏡打印三個方面的若干進展。
隨著雙光子3D打印技術的研究深化，其空間分辨率逐漸從最初的亞微米級發(fā)展到100納米以下。美國佐治亞理工學院研究人員開發(fā)出新型520納米可見光的雙光子可吸收聯(lián)苯發(fā)色團光引發(fā)劑，成功實現(xiàn)了65 ± 5 納米結構特征的支架結構的立體打印。
雙光子3D打印的應用受限因素之一是其可成形的宏觀尺寸。在實際應用中，通常一方面要求能夠定制在微米和納米尺度層面定制微觀組織結構；另一方面又要求有足夠大的宏觀尺度零件整體結構。而當前的雙光子3D打印尺寸受限在微米級范圍。最近德國漢諾威激光中心的研究人員將雙光子3D打印的成形尺寸極大地拓展到毫米級范圍，同時保證了該工藝具有亞微米級尺度的空間分辨率。研究人員開發(fā)出浸入式密封光鏡結構，使光鏡可整體浸入到成形樹脂內(nèi)并沿著成形方面逐層升高，以此方式使得可成形高度提高到7毫米，也極大地拓寬了雙光子3D打印的應用領域。
此外，當前光鏡系統(tǒng)的尺寸、形狀、結構設計等都受限于目前的加工工藝，而光路傳播過程畸變的修正，高性能光學特性的發(fā)展對光鏡結構提出了越來越高的要求。為了解決這個問題，德國斯圖加特大學研究人員使用雙光子3D打印技術成功制作出復雜結構的微納光鏡，使得復雜光鏡結構的加工工藝上升到一個新的臺階。這項靈活的光鏡打印技術將有可能應用到眾多光學微型儀器，如內(nèi)窺鏡、細胞生物學的光纖成像系統(tǒng)、新的照明系統(tǒng)、微型光纖鏡頭、集成的量子發(fā)射器和檢測器、以及具有自主視覺的微型無人機和機器人等。
