Исследователи из Чжэцзянского университета (Китай) впервые использовали высокоскоростное лазерное письмо для создания узоров из линий шириной всего 100 нанометров (нм) на стеклянной подложке. Этот метод может значительно продвинуть 3D-печать на наноуровне, открывая новые возможности для микрооптики, фотонных кристаллов и метаматериалов. Статья опубликована в Optics Letters.
Что такое DLW и в чем его сложность?
Метод прямого лазерного письма (DLW, Direct Laser Writing) — это технология 3D-печати, использующая сфокусированный лазер для создания ультратонких структур. Он часто применяется для формирования сложных микро- и наноразмерных объектов, например, миниатюрных линз или оптических схем.
Однако при увеличении разрешения возникает проблема: мощный лазер может задеть материал в соседних областях от нужной точки. Это снижает точность печати и ухудшает качество.
Поэтому ученые использовали систему с двумя лазерными лучами и специальный светочувствительный состав. Один луч заставляет материал затвердевать, а второй предотвращает его застывание в лишних местах, что помогает создавать точные структуры с резкими границами.
«С помощью уникальной оптической установки с двумя лучами и специального фоторезиста мы смогли решить эту проблему и добиться суперразрешения при DLW», — рассказывает один из авторов исследования, Цюлан Лю.
Эксперименты показали, что с помощью этой техники можно печатать с разрешением 100 нм при скорости 100 мкм/с. Даже при повышении скорости до 1000 мкм/с удалось достичь разрешения 120 нм — это рекордные показатели на сегодняшний день. Новая нанотехнология решает одну из ключевых проблем — баланс между точностью и производительностью.
Для сравнения, толщина человеческого волоса в 1000 раз больше, чем размер печати, а скорость 100 мкм/с означает, что за одну секунду печатается линия длиной около 0,1 мм — примерно равную толщине волоса. Это медленный, но очень точный процесс, позволяющий создавать высокодетализированные структуры.
Технология, которая изменит микрооптику
Одним из главных применений новой методики станет создание оптических компонентов для виртуальной (VR) и дополненной реальности (AR). Высокое разрешение позволяет изготавливать сложные оптические элементы, улучшающие качество изображения и уменьшающие размеры устройств.
Также ученые сообщают, что технология важна для создания 3D-наноструктур и может быть использована для разработки микроскопических каркасов (скаффолдов) для выращивания клеток или доставки лекарств с высокой точностью. А высокое разрешение позволит печатать микро-проводники и компоненты для микрочипов, что может ускорить развитие более компактных и мощных электронных устройств.