Un nuovo approccio alla litografia 3D
Un team di scienziati, guidato dal professor Mangirdas Malinauskas del Laser Research Center presso la Vilnius University, ha sviluppato un metodo innovativo di nanolitografia laser 3D che non richiede l’uso di fotoiniziatori ed è indipendente dalla lunghezza d’onda del laser. Questo nuovo approccio permette la produzione di strutture su scala nanometrica utilizzando vari tipi di laser, aprendo nuove opportunità per la fabbricazione di materiali complessi.
Litografia laser a fotoni X
La litografia 3D a fotoni X è una tecnica in cui diverse lunghezze d’onda di luce, come il verde, il rosso e il nero, vengono utilizzate per innescare una reazione di foto-reticolazione in un fotoresist. La luce verde è stata utilizzata per ottenere la massima produttività, ideale per la fabbricazione di strutture su larga scala, mentre la luce rossa ha garantito una risoluzione elevata e la luce nera ha dimostrato un nuovo concetto di proof-of-concept.
Produzione additiva senza fotoiniziatori
Tradizionalmente, la scrittura diretta laser (LDW) si basa sull’utilizzo di fotoiniziatori per indurre la polimerizzazione. Tuttavia, il team ha dimostrato che è possibile eseguire la polimerizzazione multi-fotone senza utilizzare alcun fotoiniziatore, impiegando oscillatori laser a bassa potenza di picco e alta frequenza di ripetizione. Questo approccio consente una produzione additiva più economica, in quanto non necessita di sorgenti laser amplificate, riducendo notevolmente i costi dell’attrezzatura.
Vantaggi del nuovo metodo
Il fotoresist SZ2080 TM e i suoi derivati con un rapporto variabile di sostanze organiche e inorganiche sono stati utilizzati per testare il processo. Le lunghezze d’onda di 517 nm, 780 nm e 1035 nm si sono rivelate adatte alla produzione di strutture polimerizzate di dimensioni fino a 300 nm, con una velocità di scrittura elevata fino a 10^5 μm/s. Questo risultato è comparabile con i parametri di produzione standard, consentendo un’ampia applicabilità del metodo. Inoltre, il nuovo approccio ha permesso un controllo preciso dell’energia depositata nel volume focale, grazie al riscaldamento localizzato che facilita la stampa 3D efficiente.
Applicazioni e prospettive future
L’approccio sviluppato offre una serie di vantaggi significativi per l’industria, tra cui la possibilità di produrre micro-ottiche trasparenti e scaffold biomedici con bassa tossicità, oltre a favorire una produzione additiva più sostenibile grazie all’uso della cosiddetta “chimica verde”. Questo metodo ha già stimolato ulteriori ricerche per applicare l’approccio a fotoni X allo studio di altri materiali, e si prevede che verrà adottato da molti laboratori a livello globale e introdotto nell’industria.
Il lavoro degli scienziati è stato pubblicato sulla rivista Light: Advanced Manufacturing, segnando un importante passo avanti nella produzione additiva 3D e nella fabbricazione di materiali avanzati.
Riferimenti
Rivista: Light: Advanced Manufacturing
DOI: 10.37188/lam.2024.048
Titolo dell’articolo: “Litografia 3D a fotoni X mediante oscillatori fs: indipendente dalla lunghezza d’onda e senza fotoiniziatore”
