EO

3D-nanoprinten op je desktop

04 december 2021 om 15:31 uur

Elektronenmicroscopische reconstructie van een 3D-nanostructuur geprint met het 2-staps absorptieproces (links) en lichtmicroscopie (rechts). Foto: Professor Rasmus Schröder, Universiteit van Heidelberg, Vincent Hahn, KIT

Lasers in printers voor papier zijn erg klein. 3D-laserprinters voor 3-dimensionale microstructuren en nanostructuren daarentegen hadden tot nu toe grote en dure lasersystemen nodig. Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en de Universiteit van Heidelberg gebruiken hiervoor nu tweestapsabsorptie. Dankzij de goedkope en kleine blauwe laserdiodes kunnen veel kleinere printers worden gebruikt.


Het werk verscheen in Nature Photonics.

 

 Laserprinten is populair voor 3D-printen, omdat het de beste ruimtelijke resolutie van alle methoden biedt en een hoge printsnelheid bereikt. Bij laserprinten wordt een laserstraal gefocust op een lichtgevoelige vloeistof. In het brandpunt zet het laserlicht een schakelaar om in speciale moleculen en veroorzaakt een chemische reactie die leidt tot plaatselijke verharding van het materiaal. Door het brandpunt te verplaatsen, kunnen alle 3D-micro- en nanostructuren worden geproduceerd.

 

De reactie is gebaseerd op twee-fotonabsorptie, wat inhoudt dat twee fotonen het molecuul tegelijkertijd aanslaan. Deze gelijktijdige excitatie gebeurt echter zeer zelden, zodat complexe gepulseerde lasersystemen moeten worden toegepast, wat resulteert in grotere afmetingen van de laserprinter.

 

Bij gebruik van het tweestapsproces kunnen compactere, kleinere printers worden gerealiseerd. Het eerste foton brengt het molecuul naar een tussentoestand. In de tweede stap brengt een tweede foton het molecuul over van de tussentoestand naar de gewenste aangeslagen toestand en start de chemische reactie. Het voordeel: in tegenstelling tot de absorptie van twee fotonen, hoeft de absorptie van de twee fotonen niet per se tegelijkertijd te gebeuren.

 

"Voor het proces kunnen compacte en energiezuinige laserdiodes met continue golven worden gebruikt", zegt eerste auteur Vincent Hahn van het KIT. De vereiste laservermogens liggen ver onder die van conventionele laserpointers. Voor printen zijn echter specifieke fotoresists nodig. "De ontwikkeling van deze fotoresists heeft meerdere jaren geduurd en was alleen mogelijk in samenwerking met chemici", zegt Martin Wegener (APH).

 

Niet alleen makkelijker, maar ook beter

Voor Wegener is het voordeel duidelijk: "Het is een groot verschil tussen het gebruik van een femtoseconde laser zo groot als een grote koffer voor enkele tienduizenden euro's of een halfgeleiderlaser die zo groot is als een speldenknop en minder dan tien euro kost. Nu moeten ook de andere componenten van de 3D-laser-nanoprinter worden geminiaturiseerd. Een toestel dat zo groot wordt als een schoenendoos lijkt mij de komende jaren realistisch. Dat zou nog kleiner zijn dan de laserprinter op mijn desktop bij KIT." 

 

Gerelateerd nieuws

Een optische chip verbeterd door licht

Een optische chip verbeterd door licht

Onderzoekers van het Photonic Systems Laboratory van EPFL (CH) hebben met succes een nieuw principe toegepast voor het introduceren van tweede-orde optische niet-lineariteit in siliciumnitride-chips.

Nieuwe holografische camera kijkt om hoeken en ziet het ongeziene met grote precisie

Nieuwe holografische camera kijkt om hoekjes en ziet het ongeziene met grote precisie

Onderzoekers van de Northwestern University (VS) hebben een nieuwe camera met hoge resolutie uitgevonden die het ongeziene kan zien - ook om hoeken en door verstrooiende media, zoals huid, mist of mogelijk zelfs de…

 Internationaal zwaartekrachtsgolvenlab opent in Maastricht

Internationaal zwaartekrachtsgolvenlab opent in Maastricht

De ETpathfinder in Maastricht is deze week geopend door demissionair minister van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap Ingrid van Engelshoven. Dit hypermoderne natuurkundelaboratorium gaat dienen als proeftuin voor de…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

27 januari 2022

Webinar Kernfusie

Wat kunnen we wanneer verwachten van kernfusie, en wat zou het betekenen voor de energietransitie?

27 januari 2022, Amsterdam en online

The Things Conference

Conferentie over Lorawan

15 februari 2022

Masterclass additive manufacturing voor nieuwe mobiliteitsconcepten

Over de voordelen van additive manufacturing voor de mobiliteitsindustrie en hoe dit kan leiden tot...

Meer agendapunten »