یک تکنیک جدید پلیمریزاسیون دو فوتون توسط دانشمندان دانشگاه پوردو در ایالات متحده توسعه یافته است. این فناوری هوشمندانه دو لیزر را با کمک فناوری پرینت سه بعدی ترکیب می کند، در صورت کاهش قدرت لیزر فمتوثانیه ای به میزان 50 درصد، یک ساختار پیچیده سه بعدی با وضوح بالا را چاپ می کند. این به کاهش هزینه فرآیندهای پرینت سه بعدی با وضوح بالا کمک می کند، بنابراین دامنه کاربردها را بیشتر گسترش می دهد. این مقاله تحقیقاتی در آخرین شماره ژورنال Optics Express منتشر شده است.
پلیمریزاسیون دو فوتونی یک فناوری پیشرفته تولید افزودنی است که بر استفاده از لیزرهای فمتوثانیه برای چاپ مواد به صورت سه بعدی دقیق متمرکز است. اگرچه این فناوری در ایجاد ریزساختارهای با وضوح بالا عالی است، اما هزینه بالای آن مانعی برای استفاده گسترده از آن بوده است.
با توجه به این موضوع، تیم به طور خلاقانه ای یک لیزر نسبتا کم هزینه را که نور مرئی ساطع می کند، با یک لیزر فمتوثانیه ای که پالس های مادون قرمز ساطع می کند، ترکیب کرد و قدرت لیزر فمتوثانیه را تا 50 درصد کاهش داد. این رویکرد نوآورانه به طور موثر هزینه چاپ تک تک قطعات را کاهش می دهد.
روش جدید جذب تک فوتون یک لیزر نانومتری 532- نانومتری نانوثانیه را با رویکرد جذب دو فوتونی یک لیزر فمتوثانیه 800- نانومتری ترکیب میکند. برای دستیابی به تعادل بهینه بین دو چاپ لیزری، این تیم همچنین یک مدل ریاضی جدید ساخت تا درک عمیقتری از فرآیندهای فتوشیمیایی درگیر به دست آورد و اثرات هم افزایی فرآیندهای تحریک دو فوتون و یک فوتون را به طور دقیق محاسبه کند. نتایج چاپ ایدهآل همچنان با توان لیزر فمتوثانیهای پایینتر قابل دستیابی است.
نتایج تجربی نشان می دهد که برای ساختارهای دو بعدی، روش جدید توان مورد نیاز لیزر فمتوثانیه را تا 80 درصد کاهش می دهد. برای ساختارهای سه بعدی، حدود 50 درصد کاهش می یابد.
این تیم گفت که فناوری پرینت سه بعدی با وضوح بالا چشم انداز کاربردی گسترده ای دارد، از جمله ساخت دستگاه های الکترونیکی سه بعدی، توسعه میکرو ربات ها در زمینه زیست پزشکی، و ساخت سازه ها یا داربست های سه بعدی برای مهندسی بافت، اما نه محدود به آن. .
به طور خلاصه، پرینت سه بعدی لیزری فمتوثانیه، یک واکنش فتوشیمیایی است که در حجم بسیار کمی برای ساخت ساختارهای سه بعدی خوب رخ می دهد. این یک فناوری بسیار پیشرفته در تولید افزودنی های مدرن است، اما از نظر سرعت چاپ و بودجه قدرت محدودیت هایی دارد. اکنون، تیم با چاپ سازههای با وضوح بالا با نصف توان از سد هزینه عبور کرده است. مهمتر از همه، این فناوری جدید همچنین می تواند به راحتی در سیستم های چاپ سه بعدی لیزری فمتوثانیه موجود ادغام شود و منجر به تحقق سریعتر برنامه های کاربردی در پزشکی، میکرو رباتیک، میکرواپتیک و بسیاری از زمینه های دیگر شود.
