美科學(xué)家發(fā)明新的雙光子3D光刻技術(shù)

    美國喬治亞理工學(xué)院的科學(xué)家以激光照射含有特殊有機(jī)染料的樹脂(resin)平板，透過染料的雙光子吸收(two-photon absorption)，可以產(chǎn)生次微米精度的3D結(jié)構(gòu)。這種稱為雙光子3D光刻(two-photon 3D lithography)技術(shù)，可望用來制造光能隙結(jié)構(gòu)、光存儲組件、光開關(guān)、傳感器、微機(jī)械及培養(yǎng)活組織用的支架等。

    這項技術(shù)是利用該校研發(fā)的一種特殊有機(jī)染料，這種名為對苯撐乙烯(bis-donor phenylene vinylenes)的染料可同時吸收雙光子，并因此引發(fā)一些化學(xué)反應(yīng)如聚合作用(polymerization)。研究人員將低濃度的上述染料(0.1%)與可以交錯連接的(cross-linked)丙烯酸單體(acrylate monomer)一起加入樹脂平板。當(dāng)近紅外激光束照射平板時，靠近激光束焦點的染料分子會被激發(fā)，導(dǎo)致丙烯酸單體聚合。這些聚合物不易溶解，而未被照射到的丙烯酸單體是可溶的，因此水洗之后可以留下一個復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)。研究人員已使用這種方法制造了各種結(jié)構(gòu)，包括了有狀似齒輪與鏈條等可動部分的物體。

    該團(tuán)隊表示，這項技術(shù)可以使用不損傷材料的低強(qiáng)度光，在100微米厚的聚合物平板上制造3D圖形，其關(guān)鍵在于只有當(dāng)雙光子被吸收時才產(chǎn)生作用，亦即發(fā)生的機(jī)率隨著遠(yuǎn)離激光焦點而快速下降，因此產(chǎn)生的圖形非常精準(zhǔn)。成員之一的Seth Marder指出，使用波長700nm的光，圖形精度可達(dá)約200nm寬800nm深。

    研究人員已在西雅圖舉行的美國科學(xué)促進(jìn)會(AAAS)年會上發(fā)表這項技術(shù)，并已將它授權(quán)給Focal Point Microsystems公司。