用三個(gè)直徑0.9微米的硅土球，3D打印出迄今為止最微小的納米雕塑

2016年10月，南極熊曾深度揭秘了雙光子3D打印技術(shù)，以及中科院理化所在雙光子3D打印領(lǐng)域中的進(jìn)展。

新年之初，一張3微米高的微笑雪人照片席卷網(wǎng)絡(luò)，加拿大西安大略大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們借助電子束微影系統(tǒng)，用三個(gè)直徑只有0.9微米的硅土球堆成了它。憨態(tài)可掬的表情讓人們過(guò)了一把圍觀微觀雕塑的癮。但現(xiàn)在，人們無(wú)需手動(dòng)，用3D打印就能制作出這樣可愛的微觀雕塑。

據(jù)美國(guó)“3D打印者”博客報(bào)道，藝術(shù)家喬迪·赫維茨使用雙光子激光直寫技術(shù)，3D打印出了迄今為止最微小的納米雕塑。這種雙光子3D打印能夠達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)高精度要求，預(yù)計(jì)將推動(dòng)3D打印市場(chǎng)的細(xì)化發(fā)展。

工業(yè)領(lǐng)域使用的3D打印技術(shù)往往采用分層制造原理，打印成品的層與層之間精度存在上限。因此現(xiàn)有的3D打印機(jī)很難制造出高精度的器件，如光學(xué)元件或微納尺度的結(jié)構(gòu)器件等。如今，一種名為“雙光子激光直寫”的技術(shù)則完美解決了該問(wèn)題，使用這種技術(shù)的3D打印被稱為“雙光子3D打印”。

理化領(lǐng)域中，物質(zhì)對(duì)光的吸收作用被應(yīng)用到多個(gè)方面，比如用紫外光照射一些光敏聚合物質(zhì)，被光照射到的那部分就會(huì)固化成物體。大多數(shù)物質(zhì)對(duì)光的吸收都是以一個(gè)光子為單位，一次吸收一個(gè)光子。但某些情況下，由于物質(zhì)擁有特殊能級(jí)躍遷模式，會(huì)出現(xiàn)同時(shí)吸收兩個(gè)光子的情況，即“雙光子吸收效應(yīng)”。

實(shí)現(xiàn)該效應(yīng)的條件嚴(yán)格，需要特定物質(zhì)和極高能量密度。當(dāng)條件滿足時(shí)，人們可利用激光聚焦，將反應(yīng)區(qū)域局限在焦點(diǎn)附近的極小位置。通過(guò)納米級(jí)別的精密移動(dòng)臺(tái)，使激光焦點(diǎn)在光敏物質(zhì)內(nèi)移動(dòng)。但凡焦點(diǎn)經(jīng)過(guò)的位置，光敏物質(zhì)都會(huì)變性固化，從而打印出任意形狀的3D物體。

這種技術(shù)成熟后，能提供給用戶一種高端而便捷的手段設(shè)計(jì)和加工各種各樣的微納結(jié)構(gòu)，比如科研中使用的光子晶體和光纖頂端加工的內(nèi)窺鏡。藝術(shù)領(lǐng)域中，不光可以用它來(lái)創(chuàng)作微觀雕塑，還能復(fù)寫世界各地的建筑原貌。這意味著極多的現(xiàn)實(shí)信息將可以被縮小微觀級(jí)別，不為肉眼所見。

除了優(yōu)勢(shì)，專家也指出雙光子激光直寫技術(shù)所適用的光敏物質(zhì)種類有限，將打印完畢的物體固定下來(lái)需要復(fù)雜繁瑣的加工過(guò)程。想要用這種技術(shù)打印大尺度的產(chǎn)品目前難以實(shí)現(xiàn)。3D打印在過(guò)去一年中數(shù)次登上科技新聞的頭條，從殘奧會(huì)上的3D打印假肢，到流傳日韓網(wǎng)絡(luò)的3D打印仿真槍，從米其林廚師試用的3D食物打印機(jī)到迪拜3D打印的未來(lái)辦公室建筑。納米級(jí)領(lǐng)域的突破將拓寬該技術(shù)的應(yīng)用范圍，助力制造業(yè)的未來(lái)變革。

來(lái)源：北京青年報(bào)