直径 0.9 ミクロンのシリカボール 3 個を使用して、これまでに作成された中で最も小さなナノ彫刻が 3D プリントされました。

2016年10月、Antarctic Bearは2光子3Dプリント技術と、中国科学院物理化学研究所の2光子3Dプリント分野での進歩について詳細に発表しました。

新年の初めに、高さ3ミクロンの笑顔の雪だるまの写真がインターネットを席巻した。カナダのウェスタンオンタリオ大学の研究室の科学者たちは、電子ビームリソグラフィーシステムを使用して、直径わずか0.9ミクロンのシリカボール3個を積み重ねてこの雪だるまを作成した。その愛らしい表情は、人々を微細な彫刻を鑑賞する魅力に浸らせました。しかし今では、3D プリントを使用することで、手作業なしでこのような美しい微細彫刻を作成することができます。

アメリカの「3Dプリンター」ブログによると、アーティストのジョディ・ハーウィッツ氏は2光子レーザー直接描画技術を使用して、これまでで最も小さなナノ彫刻を3Dプリントしたという。この2光子3Dプリンティングは、高い基準と高精度の要件を満たすことができ、3Dプリンティング市場の洗練を促進することが期待されています。

産業分野で用いられる3Dプリント技術は、多くの場合、積層製造の原理を採用しており、印刷された製品の層間の精度には上限があります。そのため、既存の3Dプリンターでは、光学部品やマイクロナノスケールの構造デバイスなどの高精度デバイスを製造することは困難です。現在では、「2光子レーザー直接描画」という技術によってこの問題は完璧に解決されています。この技術を用いた3Dプリントは「2光子3Dプリント」と呼ばれています。

物理や化学の分野では、物質による光の吸収がさまざまな場面で応用されています。例えば、感光性高分子材料に紫外線を照射すると、光が照射された部分が固まって物体になります。ほとんどの物質は、光子単位で、一度に 1 つの光子ずつ光を吸収します。しかし、場合によっては、物質の特殊なエネルギー準位遷移モードにより、2 つの光子が同時に吸収され、これが「2 光子吸収効果」となります。

この効果を実現するための条件は厳しく、特定の物質と極めて高いエネルギー密度が必要です。条件が満たされると、レーザー焦点を使用して反応領域を焦点近くの非常に狭い場所に限定することができます。レーザー焦点は、ナノメートルレベルの精密移動ステージを使用して感光材料内で移動されます。焦点が通る場所では感光性材料が変性して固まり、あらゆる形状の 3D オブジェクトが印刷されます。

この技術が成熟すると、科学研究で使われるフォトニック結晶や光ファイバーの先端で加工される内視鏡など、さまざまなマイクロナノ構造を設計・加工するためのハイエンドかつ便利な手段をユーザーに提供することになります。芸術分野では、マイクロ彫刻の作成だけでなく、世界中の建物の本来の外観を再現するためにも使用できます。これは、現実世界の多くの情報が顕微鏡レベルまで縮小され、肉眼では確認できないことを意味します。

専門家らは、利点に加え、二光子レーザー直接描画技術に適用できる感光材料の種類が限られており、印刷物を固定するには複雑で面倒な処理プロセスが必要であることも指摘した。現時点では、この技術を使用して大規模な製品を印刷することは困難です。パラリンピックでの3Dプリント義肢から日本と韓国のネットワークで出回っている3Dプリント模擬銃、ミシュランのシェフが試した3Dフードプリンター、ドバイの3Dプリント未来オフィスビルまで、3Dプリントは過去1年間に何度もテクノロジーニュースの見出しを飾ってきました。ナノスケール分野におけるブレークスルーは、この技術の応用範囲を広げ、製造業の将来の変化に貢献するでしょう。

出典：北京青年報

直径 0.9 ミクロンのシリカボール 3 個を使用して、これまでに作成された中で最も小さなナノ彫刻が 3D プリントされました。

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