KIT、レーザー直接書き込み技術向けに選択的に消去可能な3D印刷インクを開発

KIT、レーザー直接書き込み技術向けに選択的に消去可能な3D印刷インクを開発
レーザー直接書き込み 3D 印刷技術では、コンピューターによって制御される高度に焦点を絞ったレーザー ビームがペンとして機能し、フォトレジスト (感光性材料) に目的の構造を生成します。 これにより、サブマイクロメートルの詳細を持つ 3D 構造を生成できます。

△各種感光性樹脂で作製した三次元微細構造体。走査型電子顕微鏡により構造の選択的劣化が明らかに
ドイツのカールスルーエ工科大学(KIT)のマーティン・ウェゲナー、エヴァ・ブラスコ、クリストファー・バーナー・コウォリックとその同僚は、選択的に消去できる不安定なシラン架橋剤をベースにした3Dインクを開発した。これにより、穏やかな条件下でマイクロメートルおよびナノメートル規模の高精度構造の特定の分解と再構成が可能になります。

「高解像度は、バイオメディカル、マイクロ流体工学、マイクロエレクトロニクス、光メタマテリアルなど、非常に精密な微細構造を必要とするアプリケーションにとって非常に魅力的です」と、KIT 化学技術およびポリマー研究所の高分子構造グループの責任者である Christopher Barner-Kowollik 教授は述べています。

1年以上前、KITの応用物理学研究所(APH)とナノテクノロジー研究所(INT)のマーティン・ウェゲナー教授とクリストファー・バーナー・コウォリック教授の作業グループは、消去可能な3D印刷インクを開発しました。可逆的な結合により、最大 100 ナノメートル (1 ナノメートルは 1 メートルの 100 万分の 1 に相当) の小さな構造を繰り返し消去して書き換えることができます。

現在、カールスルーエとブリスベンの科学者たちはその技術をかなり改良し、ネイチャー・コミュニケーションズ誌の報告によると、いわば互いに独立して消去できる異なる色のインクを数種類開発したという。これにより、レーザーで書き込まれた微細構造の選択的かつ連続的な分解と再構築が可能になります。

非常に複雑な構造の場合、一時的なサポートを生成し、後で再度削除することができます。細胞の成長に使用される 3D スキャフォールドにコンポーネントを追加したり削除したりして、細胞がそのような変化にどのように反応するかを観察することもできます。さらに、特別に消去可能な 3D インクにより、複雑な構造内の損傷または摩耗した部品の交換が可能になります。

研究者たちは、分解可能なフォトレジストを製造するにあたり、分解可能な生体材料からヒントを得た。感光性樹脂は、容易に分解できるシラン化合物をベースにしています。科学者は特定の原子置換を利用してフォトレジストを調製します。このようにして、構造の他の材料特性が損傷されることなく、穏やかな条件下で微細構造を特異的に劣化させることができます。

これは、これまで使用されていた消去可能な 3D インクに比べて大きな利点です。新しいフォトレジストには、切断性に影響を与えずに書き込み性を大幅に向上させるモノマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートも含まれています。

出典: 3ders


生物学、医学

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