美科學家發(fā)明新的雙光子3D光刻技術

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

    這項技術是利用該校研發(fā)的一種特殊有機染料，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)一些化學反應如聚合作用(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雜的3D結構。研究人員已使用這種方法制造了各種結構，包括了有狀似齒輪與鏈條等可動部分的物體。

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

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