En ny to-foton polymeriseringsteknikk er utviklet av forskere ved Purdue University i USA. Denne teknologien kombinerer to lasere på en smart måte, ved hjelp av 3D-utskriftsteknologi, i tilfelle femtosekund lasereffekt redusert med 50 prosent, og skriver ut en kompleks høyoppløselig 3D-struktur. Det bidrar til å redusere kostnadene ved høyoppløselige 3D-utskriftsprosesser, og utvider dermed spekteret av applikasjoner ytterligere. Forskningsartikkelen er publisert i siste utgave av tidsskriftet Optics Express.
To-foton polymerisering er en avansert additiv produksjonsteknologi som fokuserer på bruken av femtosekundlasere for å skrive ut materialer i presis 3D. Selv om teknologien er utmerket til å lage høyoppløselige mikrostrukturer, har den høye kostnaden vært en veisperring for dens utbredte bruk.
I lys av dette kombinerte teamet kreativt en relativt rimelig laser som sender ut synlig lys med en femtosekundlaser som sender ut infrarøde pulser, noe som reduserer femtosekundlaserens kraft med 50 prosent. Denne innovative tilnærmingen reduserer effektivt kostnadene ved å skrive ut enkeltdeler.
Den nye metoden kombinerer enkeltfotonabsorpsjonen til en 532-nanometer nanosekundlaser med tofotonabsorpsjonstilnærmingen til en 800-nanometer femtosekundlaser. For å oppnå den optimale balansen mellom de to laserutskriftene, konstruerte teamet også en ny matematisk modell for å få en dypere forståelse av de fotokjemiske prosessene som er involvert og for å nøyaktig beregne de synergistiske effektene av to-foton- og en-foton-eksitasjonsprosessene, og dermed sikre at ideelle utskriftsresultater fortsatt kan oppnås ved lavere femtosekunders lasereffekter.
Eksperimentelle resultater viser at for 2D-strukturer reduserer den nye metoden kraften som kreves av femtosekundlaseren med 80 prosent; for 3D-strukturer reduseres den med omtrent 50 prosent.
Teamet sa at 3D-utskriftsteknologien med høy oppløsning har brede bruksmuligheter, inkludert men ikke begrenset til fabrikasjon av 3D elektroniske enheter, utvikling av mikroroboter i det biomedisinske feltet og konstruksjon av 3D-strukturer eller stillaser for vevsteknikk .
Femtosekund laser 3D-utskrift, kort sagt, er en fotokjemisk reaksjon som skjer i et veldig lite volum for å bygge fine 3D-strukturer. Det er en svært banebrytende teknologi innen moderne additiv produksjon, men den har begrensninger når det gjelder utskriftshastighet og kraftbudsjett. Nå har teamet krysset kostnadsbarrieren ved å skrive ut høyoppløselige strukturer med halv kraft. Mest verdifull av alt, denne nye teknologien kan også enkelt integreres i eksisterende femtosekund laser 3D-utskriftssystemer, noe som fører til raskere realisering av applikasjoner innen biomedisin, mikrorobotikk, mikrooptikk og mange andre felt.
