新しい方法により、2光子リソグラフィー3Dプリントにおける完成品の解像度、造形高さ、X線吸収を改善できます。

新しい方法により、2光子リソグラフィー3Dプリントにおける完成品の解像度、造形高さ、X線吸収を改善できます。


アンタークティックベア、2018年1月4日/米国のローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)は最近、微細3D印刷技術である2光子リソグラフィー(TPL)の性能を向上させる新しい方法を発見した。これにより、医師はX線CTスキャンを使用して人体内の3Dプリントインプラントを分析できるようになります。

TPL は他の 3D 印刷技術と同様にレーザーを使用しますが、同時に 2 つの光子を吸収するリソグラフィー材料を使用するため、解像度がはるかに高くなります。 LLNL が今回発見した新しい方法は、主にレンズにレジスト材料を直接塗布し、この材料を通して 3D プリンターのレーザーを集中させるというものです。結果として生じる変化としては、印刷解像度は 150 ナノメートルまでさらに向上しますが、印刷の高さは数ミリメートルに達する可能性があります。



「この研究を通じて、超高解像度を犠牲にすることなく、TPLを使用してカスタム材料を処理する方法を発見しました」とLLNLの研究者であるジェームズ・オークデール氏は語った。

しかし、これはまだ始まりに過ぎません。研究者たちは、TPL の解像度を大幅に向上させただけでなく、3D 印刷プロセスで使用される感光性ポリマー レジストの減衰を 10 倍以上増加させ、レジストによって吸収される X 線の量を増加 (または減少) できることを発見しました。


▲改良されたTPL技術で3Dプリントされたサブミクロンの八角形トラス構造 これは、「屈折率マッチング」、つまりレジスト材料の屈折率をレンズの浸漬媒体と一致させることによって実現され、3Dプリンターのレーザーが最小限の干渉で通過できるようになります。この改良により、TPL は最終的に 100 ナノメートルという驚異的な解像度を維持しながら大型部品を印刷できるようになります。

「TPL を使って機能構造を印刷したい研究者のほとんどは、100 ミクロンを超えるサイズで印刷したいと考えています。現在、レジストを使用することで、これがようやく可能になりました」と、LLNL の研究者 Sourabh Saha 氏は語ります。「TPL の唯一の欠点は、速度が遅いことです。しかし、今ではそれを改善する方法があります。」


▲改良された TPL 技術を使用して 3D プリントされたサブミクロンのウッドパイル ラティス。この研究によって、レジストの X 線吸収を調整できるという重要な副次効果も生み出されたことは特筆に値します。これにより、研究者は理論的には、より多くのX線を吸収するインプラントを3Dプリントできるようになる可能性がある。これにより、医師は外部のX線やその他の画像装置を使用してこれらのインプラントをより簡単に検査できるようになります。

さらに、改良された TPL は、国立点火施設、LLNL の大規模レーザー慣性閉じ込め核融合 (ICF) 研究装置 (核融合点火の実現に使用)、電気化学セルでのターゲットの内部構造の製造 (および検査) など、他の多くの用途にも使用できます。

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インプラント、南極クマ

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