アップコンバージョン発光材料に基づく3Dプリント技術

アップコンバージョン発光材料に基づく3Dプリント技術
Antarctic Bearによると、最近、ロシア科学アカデミーの「結晶とフォトニクスセンター」の研究者らは、改良された2光子リソグラフィー3Dプリンティング技術に基づき、アップコンバージョン発光ナノ材料を感光性ポリマーに加えることで、効率的で高解像度のプリンティングを実現した(原理は図1に示す)。バイオマーカー、薬物送達、電子部品製造の分野での活用が期待されている。

図 1 デバイスの概略図。ほとんどのレーザー 3D 印刷技術とは異なり、2 光子リソグラフィー印刷技術の解像度は 3D プリンターのレーザー スポットのサイズによる制限が少なく、高精度です。しかし、高価な光源機器(フェムト秒レーザー)と時間のかかるポイントごとの硬化プロセスのため、精度と速度の両方を同時に実現することは困難です。

図2 アップコンバージョン発光材料の模式図(左)とSEM画像(右) 2光子重合プロセスの高精度の利点を維持し、印刷に時間がかかる問題を解決するために、ロシアの科学者は、アップコンバージョン発光ナノ材料を感光性樹脂混合物に添加するというアイデアを思いつきました。この材料は近赤外光にさらされると紫外線を放射することもでき、重合した各モノマーは周囲のモノマーにエネルギーを提供します (図 2 を参照)。このように、低出力の光源を使用すると、重合プロセスを高速化し、異なるモノマー間により複雑な接続を形成できます。同時に、光源の吸収率が低く、散乱が少ないため、材料への光の浸透深度が増加します。このプロセスの成功は、比較的低強度の近赤外線光源を使用して、樹脂タンクの奥深くで高解像度の光硬化を可能にすることにあります。これにより、この技術は生物組織内での 3D プリントの可能性を秘めています。

図 3 3D プリントされた中空チューブ構造の上面図。研究者らは、この 3D プリント技術を使用して、特定の深さでの液体感光性ポリマーの高精度成形をさらに研究し、制御された薬剤放出と組み合わせて新しい治療法を生み出すことを期待しています。

出典:機械製造システム工学国家重点実験室

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