2025-07-29 03:08:26
事實上,雙光子聚合加工是在2001年開始真正應用在微納制造領域的,其先驅者是東京大阪大學的Kawata教授以及孫洪波教授。當時這個實驗室在nature上發表的一篇工作,也就是傳說中的納米牛引起了極大的轟動:《Finerfeaturesforfunctionalmicrodevices:Micromachinescanbecreatedwithhigherresolutionusingtwo-photonabsorption.》但是,這篇文獻中還進行了另外一個更厲害的工作,這兩位教授做出了當時世界上特別小的彈簧振子,其加工分辨率達到了120nm,超越了衍射極限,同時還沒有使用諸如近場加工之類的解決方案,而是單純的利用了材料的性質。來自不來梅大學微型傳感器、致動器和系統(IMSAS)研究所的科學家們發明了一種全新的微流道混合方式,使用Nanoscribe公司的3D打印系統,利用雙光子聚合原理(2PP)結合光刻技術,將自由形式3D微流控混合元件集成到預制的晶圓級二維微流道中。該微型混合器可以處理高達100微升/分鐘的高流速樣品,適用于藥物和納米顆粒制造,快速化學反應、生物學測量和分析藥物等各種不同應用。隨著3D打印技術的不斷進步,微納3D打印的出現,完美的解決了這個問題。上海雙光子3D打印3D微納加工
由Nanoscribe研發的IP系列光刻膠是用于特別高分辨率微納3D打印的標準材料。所打印的亞微米級別分辨率器件具有特別高的形狀精度,屬于目前市場上易于操作的“負膠”。IP樹脂作為高效的打印材料,是Nanoscribe微納加工解決方案的基本組成部分之一。我們提供針對優化不同光刻膠和應用領域的高級配套軟件,從而簡化3D打印工作流程并加快科研和工業領域的設計迭代周期,包括仿生表面,微光學元件,機械超材料和3D細胞支架等。利用Nanoscribe的雙光子聚合微納3D打印技術,斯圖加特大學和阿德萊德大學的研究人員聯手澳大利亞醫學研究中心的科學家們新研發的微型內窺鏡。將12050微米直徑的微光學器件直接打印在光纖上,構建了一款功能齊全的超薄像差校正光學相干斷層掃描探頭。這是迄今有報道的尺寸低值排名優先的自由曲面3D成像探頭,包括導管鞘在內的直徑只為mm。上海TPP3D打印三維微納米加工系統現在全球明星大學中已經多所已經具有或許正在運用Nanoscribe3D打印機。
這種集成復雜3D結構于傳統平面微流控芯片的全新方式為微納加工制造打開了新的大門。布魯塞爾自由大學的光子學研究小組(B-PHOT)的科學家們正在通過使用Nanoscribe雙光子聚合技術(2PP)將光波導漏斗3D打印到光纖末端上來攻克將具有不同模場幾何形狀的兩個元件之間的光束進行高效和穩健耦合這個難題。這些錐形光束漏斗可調整SMF的模式場,以匹配光子芯片上光波導模式場。Nanoscribe的2PP技術將可調整模場的錐形體作為階躍折射率光波導光束。
QuantumXshape是Nanoscribe推出的全新高精度3D打印系統,用于快速原型制作和晶圓級批量生產,以充分挖掘3D微納加工在科研和工業生產領域的潛力。該系統是基于雙光子聚合技術(2PP)的專業激光直寫系統,可為亞微米精度的2.5D和3D物體的微納加工提供極高的設計自由度。QuantumXshape可實現在6英寸的晶圓片上進行高精度3D微納加工。這種效率的提升對于晶圓級批量生產尤其重要,這對于科研和工業生產領域應用有著重大意義。總而言之,該系統拓寬了3D微納加工在多個科研領域和工業行業應用的更多可能性(如生命科學、材料工程、微流體、微納光學、微機械和微電子機械系統(MEMS)等)。全新QuantumXshape作為Nanoscribe工業級無掩膜光刻系統QuantumX產品系列的第二臺設備,可實現在25cm?面積內打印任何結構,很大程度推動了生命科學,微流體,材料工程學中復雜應用的快速原型制作。QuantumXshape作為具備光敏樹脂自動分配功能的直立式打印系統,非常適合標準6英寸晶圓片工業批量加工制造。3D打印技術可以制造出傳統制造方法難以加工的復雜幾何形狀、內部結構和空隙結構,實現了設計師的無限創意。
Nanoscribe的PhotonicProfessional設備可用于將不同折射率的龍勃透鏡和其他自由形狀的光學組件打印于微孔支架材料上(例如孔狀硅材及二氧化硅)。突出特點是不再像常規的雙光子聚合(2PP)那樣在基體表面進行直寫,而是在孔型支架內。通過調整直寫激光的曝光參數可以改變微孔支架內材料的聚合量,從而影響打印材料的有效折射率。采用全新SCRIBE技術(通過激光束曝光控制的亞表面折射率)可以在保證亞微米級別的空間分辨率同時,對折射率的調節范圍甚至超過0.3。為了證明SCRIBE新技術的巨大潛力,科研人員打印了眾多令人矚目的光學組件,例如已經提到的龍勃透鏡。此外科研人員還打印了消色差雙合透鏡(如圖示)。通過色散透鏡聚焦的光因波長不同焦點位置也不盡相同。早期的Photonic Professional GT 3D打印機設計用于使用雙光子聚合生產納米和微結構塑料組件和模具。上海2PP3D打印微納光刻
越來越多的藝術家、設計師參與到3D打印技術的應用中。上海雙光子3D打印3D微納加工
光學和光電組件的小型化對于實現數據通信和電信以及傳感和成像的應用至關重要。通過傳統的微納3D打印來制作自由曲面透鏡等其他新穎設計會有分辨率不足和光學質量表面不達標的缺陷,但是利用雙光子聚合原理則可以完美解決這些問題。該技術不光可以用于在平面基板上打印微納米部件,還可以直接在預先設計的圖案和拓撲上精確地直接打印復雜結構,包括光子集成電路,光纖頂端和預制晶片等。Nanoscribe雙光子聚合技術所具有的高設計自由度,可以在各種預先構圖的基板上實現波導和混合折射衍射光學器件等3D微納加工制作。上海雙光子3D打印3D微納加工