新方法：可提高雙光子光刻3D打印的分辨率、成型高度和成品X光吸收量

南極熊2018年1月4日訊/美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）近日發(fā)現(xiàn)了一種新方法，能提高雙光子光刻（TPL）這種微觀3D打印技術(shù)的能力。而這有助于醫(yī)生用X射線CT掃描分析人體內(nèi)的3D打印植入物。

TPL與其它一些3D打印技術(shù)一樣采用激光，但分辨率卻高出許多，主要是因?yàn)樗�使用了一種能同時(shí)吸收兩個(gè)光子的光刻材料。而這次LLNL發(fā)現(xiàn)的新方法主要涉及將抗蝕劑材料直接施加到透鏡上，然后透過(guò)這種材料讓3D打印機(jī)的激光聚焦。由此帶來(lái)的改變是：打印分辨率可以進(jìn)一步提高至150納米，但打印件高度卻可以達(dá)到數(shù)毫米。

“通過(guò)這項(xiàng)研究，我們找到了用TPL處理定制的材料卻又不犧牲超高分辨率的方法。”LLNL研究員James Oakdale表示。

不過(guò)，這僅僅是個(gè)開(kāi)始 — 研究人員發(fā)現(xiàn)，除了能顯著提高TPL的分辨率，他們還可以將3D打印過(guò)程中使用的光敏聚合物抗蝕劑的衰減提高10倍以上，從而增加（或減少） 抗蝕劑吸收X射線的量。

▲用改進(jìn)后的TPL技術(shù)3D打印的亞微米級(jí)八角形桁架結(jié)構(gòu)

這是通過(guò)“折射率匹配”，即令抗蝕劑材料的折射率與透鏡的浸入介質(zhì)匹配實(shí)現(xiàn)的，可以讓3D打印機(jī)的激光能夠在最小的干擾下通過(guò)。而這種改進(jìn)最終可令TPL能夠打印尺寸部件，但同時(shí)保證100納米的驚人分辨率。

“大多數(shù)想要利用TPL打印功能性結(jié)構(gòu)的研究者都希望打印尺寸能高于100微米�，F(xiàn)在，通過(guò)使用抗蝕劑，這點(diǎn)終于可以實(shí)現(xiàn)了，”LLNL研究員Sourabh Saha表示，“TPL唯一的缺點(diǎn)就是速度慢。但現(xiàn)在，我們已經(jīng)掌握了改進(jìn)的方法。”

▲用改進(jìn)后的TPL技術(shù)3D打印的亞微米級(jí)woodpile晶格

值得一提的是，這項(xiàng)研究還產(chǎn)生了一個(gè)重要附帶效果 — 可以調(diào)整抗蝕劑的X射線吸收量。由此，研究者理論上就可以3D打印出能吸收更多X射線的植入物。而這無(wú)疑有助于醫(yī)生使用外部X射線或其它成像設(shè)備更容易地檢查這些植入物。

此外，改進(jìn)后的TPL還可以有許多其它用途，比如制造（然后檢查）國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施目標(biāo)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，LLNL的大型激光慣性約束聚變（ICF）研究裝置（用于實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火），以及電化學(xué)電池。

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編譯自 3ders