來(lái)自普渡大學(xué)的吉?dú)J普拉巴使用雙光子聚合探索了AM工藝的制作過(guò)程，該過(guò)程可用于光學(xué)、超材料和表面、微流體、組織工程和生物打印等多種應(yīng)用，同時(shí)進(jìn)一步探索了提供藥物的創(chuàng)新方法。普拉巴概述了他在“光學(xué)超表面納米天線陣列的3D打印”中的工作，討論了如何在所謂的真正的3D打印中制作納米結(jié)構(gòu)。

　　普渡大學(xué)

　　在這項(xiàng)研究中，普拉巴采用雙光子制造技術(shù)，通過(guò)Diabloo天線陣列在玻璃基板上打印出一個(gè)超表面，然后涂上金。雖然可以通過(guò)多種方式進(jìn)行微加工，普拉巴指出，多光子吸收是優(yōu)越的，因?yàn)樗�只有一個(gè)激光束的3D打印來(lái)處理復(fù)雜的幾何圖形能力。

　　普拉巴說(shuō)：“這一過(guò)程可以被視為真正的3D打印，因?yàn)榕c逐層進(jìn)行的其他3D打印制造方法相比，焦點(diǎn)的3D掃描能夠以真正的3D方式形成結(jié)構(gòu)。”基于雙光子吸收的自由基光聚合是實(shí)現(xiàn)這一非凡壯舉的原因。雙光子吸收是指同時(shí)吸收兩個(gè)光子，以將分子的能級(jí)從一種狀態(tài)提高到更高的激發(fā)狀態(tài)�！�

　　(a)線性激發(fā)與雙光子激發(fā)(b)兩種情況下光束軸中心的空間強(qiáng)度分布。橫向整合的激發(fā)分子的輪廓顯示在每個(gè)3D圖的左側(cè)

　　利用800納米飛秒激光制作了納米天線陣列，并用掃描電子顯微鏡和傅立葉變換紅外光譜儀對(duì)其進(jìn)行了研究。

　　“對(duì)于非常小且通過(guò)添加淬火劑以更高分辨率打印的結(jié)構(gòu)，上述傳統(tǒng)的切片方式導(dǎo)致結(jié)構(gòu)邊緣較厚，頂部不光滑。對(duì)于像Diabolo天線這樣的納米天線結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種新型掃描方法。

　　(a)顯示玻璃上厚度為t的金結(jié)構(gòu)、其他尺寸和電場(chǎng)極化方向的Diabolo天線的模擬模型，(b)磁場(chǎng)增強(qiáng)(g=t=50 nm，d=310 nm，λ=1940 nm)激發(fā)結(jié)果顯示中心熱點(diǎn)具有峰值磁場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。正火220，磁場(chǎng)無(wú)金結(jié)構(gòu)

　　在使用這種方法時(shí)，天線在Autodesk Inventor中設(shè)計(jì)，然后使用slic3r將其切成層。天線陣列以40×40μm或50×50μm的速度打印在蓋玻片基板上，通過(guò)電子束蒸發(fā)鍍上55nm厚的金。各種優(yōu)化參數(shù)包括：

　　結(jié)構(gòu)高度

　　x和y的周期性

　　領(lǐng)結(jié)長(zhǎng)度和寬度

　　頸部長(zhǎng)度和寬度

　　金涂層厚度

　　(a)微流體用微閥截面圖[8](b)藥物用微籠裝置交付[9](c)超材料的一個(gè)例子-超輕微晶格[10](d)利用多光子高階衍射模式的靜電可調(diào)諧等離子體器件聚合三維微彈簧

　　“通過(guò)模擬優(yōu)化了天線參數(shù)，圖中顯示了臨界參數(shù)變化的影響，并計(jì)算了4.04微米共振條件下的零反射。吸光度是用體積損失密度方程計(jì)算的，”作者總結(jié)說(shuō)。天線和聚合物中的吸收可以忽略不計(jì)，在共振條件下，孔徑中的吸收峰值為50%。透射率圖顯示，共振時(shí)透射率峰值接近反射傾角，共振時(shí)透射率約為50%。傅立葉變換紅外(FTIR)實(shí)驗(yàn)表明，在波長(zhǎng)為6.6微米的情況下，極化依賴性下降至40%。這種下降和較淺下降位置的變化可能是由于制造誤差造成的，例如天線尺寸和位置之間的微小變化。

　　具有尺寸的Diabloo天線的CAD模型頂視圖，(b)高度為400nm的天線傾斜視圖，(c)層的常規(guī)掃描模式，(d)層的過(guò)掃描模式，紅線表示激光器開(kāi)啟。

　　本文所討論的制造方法包括雙光子打印和電子束蒸發(fā)，是一種可行的納米天線打印方法。這種方法可以很容易地制作出更復(fù)雜的天線3D幾何圖形，因?yàn)榈谝徊绞?D打印過(guò)程�！�

　　3D打印在當(dāng)今幾乎每一個(gè)行業(yè)都適用，但對(duì)于致力于創(chuàng)建復(fù)雜幾何圖形和結(jié)構(gòu)的研究人員和科學(xué)家非常有用，而且通常是在納米或微尺度上，從制造金屬結(jié)構(gòu)到制造高分辨率零件，以及用于更流線型微加工的設(shè)備。

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