卡爾斯魯厄技術(shù)學(xué)院(KIT)和海德堡大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了用于雙光子微打印的光刻膠?，F(xiàn)在，它已首次用于生產(chǎn)具有納米范圍內(nèi)空腔的三維聚合物微結(jié)構(gòu)。在《高級材料》中，科學(xué)家報(bào)告了如何在印刷過程中控制孔隙率，以及孔隙率如何影響微結(jié)構(gòu)的光散射特性。

光刻膠是用于通過所謂的雙光子光刻在三個(gè)維度上印刷最小的微結(jié)構(gòu)的印刷油墨。在打印期間，激光束通過最初的液態(tài)光刻膠在所有空間方向上移動(dòng)。光致抗蝕劑僅在激光束的焦點(diǎn)處硬化?？梢砸稽c(diǎn)一點(diǎn)地建立這種復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)。在第二步中，使用溶劑去除那些未暴露于輻射的區(qū)域。微米和納米范圍內(nèi)的復(fù)雜聚合物結(jié)構(gòu)仍然存在。

兩年來，對雙光子聚合(或基于此過程的雙光子微印)已進(jìn)行了廣泛的研究，特別是在微光學(xué)，所謂的超材料和用于單個(gè)生物細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的微支架的生產(chǎn)方面。為了擴(kuò)大應(yīng)用范圍，需要新的可打印材料。這是參與KIT和海德堡大學(xué)卓越3D定制問題群集(3DMM2O)的科學(xué)家的出發(fā)點(diǎn)。KIT的物理學(xué)家，這項(xiàng)研究的主要作者弗雷德里克·梅耶(Frederik Mayer)說：“借助傳統(tǒng)的光刻膠，只能印刷透明的玻璃狀聚合物。” “我們的新型光致抗蝕劑首次實(shí)現(xiàn)了從多孔納米泡沫印刷3-D微觀結(jié)構(gòu)的作用。這種聚合物泡沫的空腔尺寸為30至100 nm，

從透明到白色

弗雷德里克·梅耶(Frederik Mayer)指出：“從來沒有用于3D激光微印的光刻膠，可以用它印刷'白色'材料。就像在多孔的蛋殼中一樣，多孔納米結(jié)構(gòu)中的許多小氣孔使它們顯得白色。將白色顆粒混合到常規(guī)光刻膠中不會(huì)產(chǎn)生這種效果，因?yàn)樵诖蛴∵^程中光刻膠對于(紅色)激光束必須是透明的。梅耶說：“我們的光刻膠在印刷之前是透明的，但是印刷的物體是白色的，具有高反射率。” 來自卡爾斯魯厄(Karlsruhe)和海德堡(Heidelberg)的研究人員通過印刷與頭發(fā)一樣細(xì)的Ulbricht球體(光學(xué)組件)來證明這一點(diǎn)。

開辟新應(yīng)用的另一個(gè)因素是多孔材料的極大內(nèi)部表面積。它可能對最小空間的過濾過程，高度防水的涂層或生物細(xì)胞的培養(yǎng)有用。

卓越集群的九項(xiàng)研究重點(diǎn)中的三項(xiàng)的合作揭示了新型光刻膠的用途以及如何以最佳方式應(yīng)用。通過電子顯微鏡掃描和光學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究人員展示了空腔如何在印刷結(jié)構(gòu)中分布以及如何通過改變印刷參數(shù)，尤其是改變激光脈沖強(qiáng)度來控制其形成。海德堡大學(xué)的材料科學(xué)家以及KIT的化學(xué)家和物理學(xué)家在卓越集群中開展了工作。