雙光子聚合技術(2PP)是一種“納米光學”3D打印方法,類似于光固化快速成型技術,未來學家ChristopherBarnatt認為這種技術未來可能會成為主流3D打印形式。國際上,維也納科技大學的科學家們一致致力于提高感光性樹脂性能和成像技術。而英國帝國理工學院還通過德國的Nanoscribe設備打印出只有100微米長的中國長城模型贈送給我們國家。NanoScribe這樣的雙光子聚合技術潛在的應用范圍和影響力是很特殊的。其應用領域包括:光子學(Photonics):光子晶體、超穎材料、激光分布回饋術(DFBLasers)光子共振環、繞射光學微光子學(MicroOptics):微光學器件、整合型光學微流道技術(MicroFluidics):生醫芯片系統、物質研究開發與分析、三維基礎結構與微流道通路生命科學(LifeSciences):細胞外數組結構、干細胞分離術、細胞成長研究、細胞遷移研究、組織工程納米與微米工藝(Nano-andMicrotechnology):超細分辨率光學掩膜、壁虎與蓮花效應分析Nanoscribe公司的系列產品是基于雙光子聚合原理的高精度微納3D打印系統。上海雙光子聚合3D光刻

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。上海雙光子聚合微納加工系統Nanoscribe中國分公司-納糯三維帶您一起探討國內在雙光子聚合技術的發展趨勢。

Nanoscribe獨有的體素調諧技術2GL®可以在確保優越的打印質量的同時兼顧打印速度,實現自由曲面微光學元件通過3D打印精確對準到光纖或光子芯片的光學軸線上。NanoscribeQX平臺打印系統配備光纖照明單元用于光纖芯檢測,確保打印精細對準到光纖的光學軸線上。共焦檢測模塊用于3D基板拓撲構圖,實現在芯片的表面和面上的精細打印對準。Nanoscribe灰度光刻3D打印技術3Dprintingby2GL®是市場上基于2PP原理微納加工技術中打印速度**快的。其動態體素調整需要相對較少的打印層次,即可實現具有光學級別、光滑以及納米結構表面打印結果。這意味著在滿足苛刻的打印質量要求的同時,其打印速度遠遠超過任何當前可用的2PP三維打印系統。2GL®作為市場上快的增材制造技術,非常適用于3D納米和微納加工,在滿足優越打印質量的前提下,其吞吐量相比任何當前雙光子光刻系統都高出10到60倍。
Nanoscribe稱,QuantumX是世界上**基于雙光子灰度光刻技術(two-photongrayscalelithography,2GL)的工業系統,目前該技術正在申請專利。2GL將灰度光刻技術與Nanoscribe的雙光子聚合技術相結合,可生產折射和衍射微光學以及聚合物母版的原型。該系統配備三個用于實時過程控制的攝像頭和一個樹脂分配器。為了簡化硬件配置之間的轉換,物鏡和樣品夾持器識別會自動運行。多層衍射光學元件(diffractiveopticalelement,DOE)可以通過在掃描平面內調制激光功率來完成,從而減少多層微制造所需的打印時間。Nanoscribe表示,折射微光學也受益于2GL工藝的加工能力,可制作單個光學元件、填充因子高達100%的陣列,以及可以在直接和無掩模工藝中實現各種形狀,如球面和非球面透鏡。QuantumX的軟件能實時控制和監控打印作業,并通過交互式觸摸屏控制面板進行操作。為了更好地管理和安排用戶的項目,打印隊列支持連續執行一系列打印作業。雙光子聚合技術是實現微納尺度3D打印特別有效的技術。

Nanoscribe的PhotonicProfessionalGT2雙光子無掩模光刻系統的設計多功能性配合打印材料的多方面選擇性,可以實現微機械元件的制作,例如用光敏聚合物,納米顆粒復合物,或水凝膠打印的遠程操控可移動微型機器人,并可以選擇添加金屬涂層。此外,微納米器件也可以直接打印在不同的基材上,甚至可以直接打印于微機電系統(MEMS)。PhotonicProfessionalGT2系統可以實現精度上限的3D打印,突破了微納米制造的限制。該打印系統的易用性和靈活性的特點配以特別廣的打印材料選擇使其成為理想的實驗研究儀器和多用戶設施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。上海雙光子聚合3D光刻
Nanoscribe雙光子聚合技術具有高設計自由度和高精度。上海雙光子聚合3D光刻
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。結合Nanoscribe公司的高精度定位系統,可以按設計需要精確地集成復雜的微納結構。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。上海雙光子聚合3D光刻