科學家開發(fā)出基于納米顆粒的高分辨率激光3D打印方法

近日，來自俄羅斯科學院晶體學和語音科學研究中心的物理學家，研究出一種新的3D打印方法，該方法是利用特殊的納米顆粒實現(xiàn)以前認為不可能的結(jié)果，在生物打印以及電子等領域具有巨大的高分辨率潛力。

許多3D打印技術(shù)，即使是更高端的先進的基于激光的系統(tǒng)（稱為雙光子平版打印技術(shù)），遇到的常見問題是相對較慢的操作速度和較差的分辨率，當需要高水平的解決方案時，類似的技術(shù)在設計方面可能會有更復雜的工作流程和更少的靈活性，但它們通?？梢栽诟邔哟紊蠄?zhí)行，并且更快。3D打印技術(shù)創(chuàng)造一個結(jié)構(gòu)的逐層，逐層的艱辛過程主要是由于這種緩慢的操作和分辨率不足。

俄羅斯研究人員的突破是創(chuàng)造了一種用于打印材料的新型顆粒。該粒子以更復雜和更多維的方式與其他粒子相連，克服了標準雙光子光刻3D打印技術(shù)帶來的許多局限性。雙光子光刻3D打印技術(shù)涉及通過高強度激光選擇性固化樹脂罐以形成特定結(jié)構(gòu)，樹脂中的單體通過激光進行光聚合。該研究團隊的新納米顆粒由鈉，th，鐿和氟制成，它們就是所謂的上轉(zhuǎn)換納米粒子（UCNPs），由兩個光子組成。當暴露在光線下時，它們會發(fā)射更多的紫外線。這種能量可以用來聚合周圍的顆粒。

將這些UCNP放入固化材料意味著可以創(chuàng)建三維體素。靶向樹脂材料中的一個點可以在3D環(huán)境的整個厚度上分配能量，從而更快速地創(chuàng)建所需的結(jié)構(gòu)。額外的能量釋放意味著使用功率低得多的近紅外（NIR）激光器可以獲得相同的結(jié)果，而不是以前使用的更昂貴和精密的飛秒激光器。

該研究結(jié)果在一篇題為“高分辨率三維光聚合輔助上轉(zhuǎn)換納米粒子用于快速成型應用”的論文中有詳細介紹，已發(fā)表在“科學報告”期刊中。