ドイツの科学者が2光子技術でナノスケールの金属構造を3Dプリントする研究

ドイツの科学者が2光子技術でナノスケールの金属構造を3Dプリントする研究
2光子3Dプリンティング技術は、ナノスケールでさまざまな構造を印刷できる最先端技術です。これまでに報告された2光子技術はすべて、フォトレジストなどの樹脂材料を使用していました。金属材料では成果は得られませんでした。 2光子技術の詳細については、「ナノスケール2光子3Dプリンティング技術、その背後にはたくさんの物語がある」を参照してください。


△ 2光子3Dプリンティングで印刷されたナノスケールの建築
△2光子3Dプリント技術の原理模式図(写真提供:Antarctic Bear)
2光子技術を金属印刷に使用できれば、新たな用途が確実に生まれるでしょう。 2019年4月18日、アンタークティックベアは海外メディアから、ドイツのフラウンホーファーマイクロエンジニアリング・マイクロシステム研究所(IMM)の科学者が、多光子リソグラフィーを使用して金属3Dプリント部品上にナノスケール構造を生成する新しいプロセスを開発していることを知りました。

連邦教育研究省 (BMBF) が資金提供しているプロジェクト「LAMETA」の一環として、IMM チームは、直接エネルギー堆積 (DED) プロセスを使用して製造されるものよりも小型のコンポーネントの製造を目指しています。

△レーザー蒸着法で作製したナノ構造。 画像はFraunhofer IMMより。
「多くの技術アプリケーションにおいて、ナノメートル規模の微細構造がますます重要になってきています」と、フラウンホーファーIMMおよびLAMETAプロジェクトマネージャーのトーマス・クロッツ・ブックス博士は述べています。

「構造のサイズを光線の幅まで縮小しながら、構造を3次元に拡張すると、新しい興味深い現象に対処できるようになります。」

多光子リソグラフィーと直接エネルギー堆積

フラウンホーファーIMMの研究者によると、ナノメートルの解像度まで縮小するには、2光子吸収と市販の金属前駆体を使用する必要があるという。 2 光子吸収は、多光子リソグラフィー法で使用されるレーザー波長に対して透明な材料内で発生します。

対照的に、DED では、電子ビームまたは高出力レーザービームプロジェクターを使用してワイヤを溶かし、3D 構造を構築します。このプロセスは、材料の特性を制御するために不活性ガスで満たされた密閉チャンバー内で行われます。科学者たちは、DED を使用して作成された部品は主にマイクロメートル範囲の解像度を維持すると考えています。

したがって、制限のない 3D プリントナノ構造を生成できる金属基板上の積層造形には、新しい多光子リソグラフィー プロセスが必要です。これには、新しい光学部品と新しいセンサー要素が必要です。

提案されているレーザーベースのプロセスでは、科学者は光を制御して、ナノスケールの金属フレームワーク内で放射された光と電子との相互作用を選択的に操作できるようになります。 このプロセスのために新しい種類の材料も開発されています。

「私たちはこの方法の具体的な可能性を実証し、プラズモニクスの分野で新たな応用分野を開拓したいと考えています」とブックス氏は付け加えた。 このプロジェクトは2020年に完了する予定です。

フラウンホーファー金属付加製造。 写真はマイケル・ペッチによるものです。
出典: 3dprintingindustry

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