ドイツの科学者がナノスケールのAFMプローブを直接3Dプリントする技術を開発

原子間力顕微鏡 (AFM) により、科学者は原子レベルで表面を研究することができます。この技術は、カンチレバー上のプローブを使用してサンプルの形態を「感じる」という基本概念に基づいています。実際、原子間力顕微鏡 (AFM) は 30 年以上にわたって使用されてきました。ユーザーは従来のマイクロメカニカルプローブを実験に簡単に使用できます。しかし、標準サイズのプローブをユーザーに提供することが、メーカーがサービスを提供する唯一の方法ではありません。

一般的に言えば、科学者は、非常に長いプローブであろうと、深い溝の底に簡単に到達できる特殊な形状のプローブであろうと、独自の設計のプローブを必要とします。しかし、マイクロマシニングは非標準プローブの作成に使用できますが、非常に高価です。現在、ドイツのカールスルーエ工科大学（KIT）の研究チームは、2光子重合に基づく3D直接レーザー書き込みを使用してカスタマイズされたAFMプローブを製造する新しい技術を開発しました。

2光子重合に基づく3Dレーザー直接描画法は、カスタム設計されたプローブの作成に適しています。 (a) カンチレバービーム上への2光子重合印刷の概略図。この挿入図はプローブ走査型電子顕微鏡画像を示しています。

2 光子重合は、優れた解像度で構築できる 3D 印刷技術です。このプロセスでは、強力な赤外線フェムト秒レーザーパルスを使用して、紫外線で硬化できるフォトレジスト材料を励起します。この物質は二光子吸着を促進し、重合反応を開始します。このようにして、カンチレバー上の AFM プローブのような極小の物体を含め、自由に設計されたコンポーネントを意図した場所に正確に 3D プリントすることができます。

研究チームによれば、この小型プローブの半径は25ナノメートルまで縮小されており、これは人間の髪の毛の幅の約3000分の1に相当する。従来のマイクロメカニカルカンチレバーでは、任意の形状のプローブを使用できます。さらに、長時間のスキャン測定によりプローブの摩耗率が低いことが明らかになり、AFM プローブの信頼性が示されました。「カンチレバーの補強構造により、プローブの共振スペクトルを多周波数アプリケーションに合わせて調整できることも実証できました」とヘルシャー氏は言う。

最適な AFM プローブを作成することで、サンプル分析の選択肢が無限に広がり、解像度も大幅に向上します。ナノテクノロジーの専門家は、将来のアプリケーションで 2 光子重合を使用できるようになりました。「走査プローブ分野の他のグループもすぐに私たちの手法を利用できるようになると期待しています」とヘルシャー氏は言う。「AFMプローブをオンラインで設計して注文できるインターネットビジネスになる可能性もあります。」

出典: 3ders.org & marker8
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