Un percorso a bassa temperatura senza sinterizzazione per la stampa 3D di vetro ottico di qualità nanometrica
Una resina polimerica ibrida organica-inorganica consente la stampa tridimensionale (3D) di vetro di grado ottico su scala nanometrica a temperature circa la metà di quelle richieste da altri approcci, riferiscono i ricercatori. Secondo gli autori, l’approccio può aiutare a ridefinire il paradigma per la produzione a forma libera del vetro di silice e consentirne l’uso in un’ampia varietà di nuove applicazioni tecnologiche. I vetri di silice possiedono una combinazione unica di proprietà, che li rende uno dei materiali più importanti per le moderne applicazioni ingegneristiche. La loro trasparenza ottica e le loro caratteristiche termiche, chimiche e meccaniche li rendono ideali per varie tecnologie di microsistemi, tra cui microottica, fotonica, sistemi microelettromeccanici e microfluidica. Tuttavia, i metodi convenzionali di produzione del vetro si basano su temperature elevate e/o tecniche di formatura che limitano le dimensioni ridotte di un componente. Sebbene le tecniche per la stampa 3D del vetro su scala nanometrica utilizzando la polimerizzazione a due fotoni (TPP) siano notevolmente avanzate, le temperature richieste per la sinterizzazione delle resine di vetro di silice a base di particelle spesso superano i punti di fusione di altri materiali utilizzati nei circuiti elettrici, rendendo la produzione su chip di componenti in vetro irrealizzabili. Per affrontare queste limitazioni, Jens Bauer e colleghi hanno sviluppato un approccio di stampa 3D TPP senza sinterizzazione per la creazione di nanostrutture di silice fusa a forma libera. Utilizzando una resina poliedrica oligomerica silsesquioxane (POSS) come materia prima, gli autori dimostrano la capacità di stampare in 3D nanostrutture di vetro di silice fusa trasparente a soli 650 gradi Celsius, che è di circa 500°C inferiore alle temperature di sinterizzazione richieste da altri approcci, portando le temperature di produzione al di sotto dei punti di fusione dei materiali e dei componenti essenziali dei microsistemi. Inoltre, le strutture in vetro ad alta risoluzione prodotte da Bauer et al. Il metodo di mostra eccellenti qualità ottiche, che ne consentono l’uso nella nanofononica della luce visibile. “Il requisito di temperatura di cottura limitato dell’approccio dimostrato da Bauer et al. consente in linea di principio la fabbricazione di dispositivi miniaturizzati direttamente su substrati, come fibre ottiche e chip, che potrebbero consentire l’automazione del processo e un’elevata precisione”, scrivono Paolo Colombo e Giorgia Franchin in una prospettiva correlata.
