米国のパデュー大学の科学者らが、新しい2光子重合技術を開発しました。この技術は、3D印刷技術の助けを借りて2つのレーザーを巧みに組み合わせ、フェムト秒レーザーの出力を50パーセント削減し、複雑な高解像度の3D構造を印刷します。高解像度の3D印刷プロセスのコストを削減し、アプリケーションの範囲をさらに拡大するのに役立ちます。この研究論文は、ジャーナルOptics Expressの最新号に掲載されています。
2 光子重合は、フェムト秒レーザーを使用して材料を高精度の 3D で印刷する高度な付加製造技術です。この技術は高解像度の微細構造を作成するのに優れていますが、コストが高いことが普及の妨げとなっていました。
これを踏まえて、チームは可視光を放射する比較的低コストのレーザーと赤外線パルスを放射するフェムト秒レーザーを独創的に組み合わせ、フェムト秒レーザーの出力を 50 パーセント削減しました。この革新的なアプローチにより、個々の部品の印刷コストが効果的に削減されます。
この新しい方法は、532-ナノメートルナノ秒レーザーの単一光子吸収と800-ナノメートルフェムト秒レーザーの二光子吸収アプローチを組み合わせたものです。2つのレーザー印刷の最適なバランスを実現するために、チームは新しい数学モデルも構築し、関連する光化学プロセスをより深く理解し、二光子と一光子の励起プロセスの相乗効果を正確に計算して、より低いフェムト秒レーザー出力でも理想的な印刷結果が達成されることを保証しました。
実験結果によると、2D 構造の場合、新しい方法によりフェムト秒レーザーに必要な電力が 80 パーセント削減され、3D 構造の場合は約 50 パーセント削減されます。
研究チームによると、高解像度の3Dプリント技術は、3D電子機器の製造、バイオメディカル分野におけるマイクロロボットの開発、組織工学用の3D構造物や足場の構築など、幅広い応用の可能性があるという。
フェムト秒レーザー 3D 印刷とは、簡単に言えば、非常に小さな体積で発生する光化学反応によって微細な 3D 構造を構築することです。これは現代の付加製造における最先端の技術ですが、印刷速度と電力予算の点で制限があります。現在、チームは半分の電力で高解像度の構造を印刷することでコストの壁を越えました。何よりも価値のあるのは、この新しい技術は既存のフェムト秒レーザー 3D 印刷システムに簡単に統合できるため、バイオメディカル、マイクロロボット、マイクロ光学、その他多くの分野でのアプリケーションの実現が早まることです。
