研究者らは光投影ナノスケール金属3Dプリントプロセスを開発し、速度を480倍向上させ、コストを35倍削減

研究者らは光投影ナノスケール金属3Dプリントプロセスを開発し、速度を480倍向上させ、コストを35倍削減
南極のクマの紹介: 長い間、金属ナノ構造の直接印刷は科学者を悩ませてきた大きな問題でした。これは、現在の印刷技術では依然としてナノスケールの解像度を効果的に達成できず、たとえナノスケールの印刷が実現できたとしても、製造プロセスが高価で時間がかかるためです。溶媒和金属イオンを光還元して金属ナノ粒子を生成する方法は、堆積ベースの技術よりも高速であるため、魅力的な戦略です。しかし、ナノ構造のサブ回折印刷には高価なフェムト秒レーザーからの高強度光が必要であるため、解像度とコストのトレードオフによって依然として制限されています。

2024 年 1 月 23 日、Antarctic Bear は、ジョージア工科大学の研究者が、速度と経済性の両面で現在の方法を上回る新しいナノスケール金属 3D 印刷技術を開発したことを知りました。高コストによって制限されている従来のアプリケーション領域に新たなブレークスルーをもたらすことができるスケーラブルなソリューションを導入します。
関連研究は、「超発光光投影による金属ナノ構造のスケーラブル印刷」という論文とともに、Advanced Materials 誌に掲載されました。

関連論文リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202308112
研究チームは、Sourabh Saha 助教授と Ph.D. が率いました。学生のチョイ・ジュンホ氏は、従来の方法よりも480倍速く、35倍安く金属ナノ構造の印刷を実現しました。ナノパターニングと呼ばれるこのプロセスは、電子デバイス、太陽エネルギー変換、センサーなど、さまざまなテクノロジーにとって非常に重要です。
研究者と超高輝度光投影システム
Saha 氏と Choi 氏は、高強度フェムト秒レーザーがナノスケール印刷に不可欠であるという従来の常識に異議を唱え、代替手段を模索しました。彼らは、フェムト秒レーザーよりも10億倍も強度の低い光を発するスーパールミネッセント・ダイオード(SLED)を選択しました。研究者たちは、デジタル画像を光学画像に変換する投影印刷技術を巧みに設計し、より鮮明な焦点とより速い生産速度を実証しました。
研究者らは、超放射光にさらされると化学反応を起こす金属塩を注入した透明インク溶液を使用しました。この反応により塩溶液が金属に変換され、ガラス表面にナノ構造が形成されます。特に、投影印刷では、ポイントごとのアプローチとはまったく対照的に、構造全体を 1 つのステップで作成できるため、効率が大幅に向上します。
ジョージア工科大学のロゴはナノスケール技術を使用して印刷されています。 (画像提供: ジョージア工科大学)
「マイクロ構造の作成に取り組む科学界では、コストと速度の指標が過小評価されていると思います」とサハ氏は言う。「現実世界では、研究室での発見が産業に応用されるとき、これらの指標は非常に重要です。これらの指標を考慮した製造技術があって初めて、ナノテクノロジーを社会の利益のために最大限に活用できるようになります。」
SLED の価格はおよそ 3,000 ドルで、研究者たちはナノスケール 3D プリンティングを民主化し、高価な技術を所有するトップクラスの大学を超えて普及させることを目指しています。潜在的な用途はエレクトロニクス、光学、プラズモニクスに及び、研究者や中小企業に低コストのソリューションを提供します。

ナノスケール

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