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Si/ZrO2可调晶相三维纳米结构的激光添加制造

纳米技术 2022-09-08 23:58:09

计算机脚本有限公司 图1

图表概要显示:(a)使用过的原始有机和无机前体,它们在合成中的摩尔比;(b)激光光聚合和高温煅烧技术;(c)煅烧后形成结晶相纳米晶格(方石英、二氧化硅、锆石、单斜ZrO2和四方z ro2);所有这些相都可以根据处理温度和初始混合材料组成进行观察和调整

信用:计算机脚本有限公司 《光电进展》的一份新出版物综述了Si/ZrO2可调晶相3D纳米结构的激光添加制造

采用超快激光光刻技术开发了3D晶体结构的激光纳米印刷路线,用作生产真正3D纳米结构的添加制造工具,并结合高温热后处理,将印刷材料转化为完全无机物

跨学科的实验工作揭示了将所得陶瓷结构调整成不同结晶相的可能性,例如方石英、二氧化硅、氧化锆、间氧化锆、叔氧化锆

所提出的方法在没有任何光束成形或复杂曝光技术的情况下实现了低于60 nm的单个特征尺寸,从而使其可以用其他已建立的标准或定制的激光直接写入装置来再现

该原理与商业上可用的平台兼容(例如:Nanoscribe、多光子光学、Femtika、光子学工作室、UpNano、MicroLight等)

图1以图形方式总结了该方法、涉及的程序步骤和最终结果

简而言之,组合激光制造和热处理技术的验证将广泛使用的激光多光子光刻技术升级为一种强大的工具,能够以前所未有的精度和三维灵活性添加制造晶体陶瓷

这是无机材料超快激光辅助加工的里程碑式成就,为纳米级激光3D光聚合树立了新的高标准,不再局限于聚合物或塑料材料

虽然生物衍生和植物基树脂正在扩大生物医学和生命科学中的应用,但3D无机纳米结构的生产正在开辟新的以科学技术为导向的研究领域,并使工业能够获得生产3D纳米机械、纳米电子、微光学和纳米光子、增强的电信和传感芯片的选择

图2

绘制了一张中尺度3D光刻或真3D打印——多尺度和多材料的草图

它涵盖了从可见光波长以下的单个特征(亚衍射)到尺寸超过毫米的3D物体的尺寸,同时确保连续缩放,其间没有间隙或限制

从另一个角度来看,这些材料是全彩色的,因此类似于:作为天然和纯有机树脂的生物聚合物和蛋白质,提供类似玻璃性质的混合材料或具有增强的特定功能的复合材料,以及诸如陶瓷或晶体的无机物

所有这些都可以通过激光介观三维光刻来实现,并且是应用于(a)纳米光子学的工具;(b)微流体和微机械中的微光学和精密原型制作;生物支架

信用:计算机脚本有限公司 博士;医生

Darius gaileviius与教授

维尔纽斯大学物理系激光研究中心激光纳米光子学小组的曼吉尔达斯·马利瑙斯卡斯提出了一种用无机材料激光3D添加制造纳米结构的方法

随后对激光打印的物体进行热处理,以完全去除混合材料的有机部分,从而将该物质转化为纯无机物

上述小组成员与一位材料科学家教授合作

simas akirzanovas(维尔纽斯大学化学和地球科学学院应用化学系)通过精确控制初始成分比例和煅烧处理方案,预测了溶胶-凝胶合成的潜力以及将该物质化学变形为不同的可调相

主要实验工作由Ph

D

学生Greta Merkininkait在低年级学生Edvinas aleksandraviius的协助下

博士后

Darius gaileviius介绍了基本的概念见解,并审查了实验工作流程

这些发现对整个科学研究和工业领域都很重要

它将广泛建立的激光双光子聚合技术扩展到亚100纳米特征定义的陶瓷和晶体结构的添加制造

这使得以前使用的有机或混合聚合物的限制变得过时

它还能够生产无机的和可调的结晶相3D纳米结构,其优于先前可用的材料选择或有限的结构(2D或2

5D几何)灵活性

换句话说,光学3D打印现在提供各种晶体的添加制造

该原理有利于制造三维纳米光子、微光学、纳米机械、微流体、纳米电子和生物医学部件

它将激光3D纳米打印机从黑白升级为全色,因为颜色是由特定的材料及其固有属性来表示的

在图2中,连续的缩放和材料变化被直观地投影

真正的3D打印无机材料的新选择是一个里程碑式的成就——将现有的激光3D光刻技术提升到一个新的开发水平

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