La TU Wien mène des recherches sur la technologie d'impression 3D de haute précision. Maintenant, une nouvelle méthode permet aux chercheurs de rechercher des matériaux adaptés avec plus de précision que jamais.

Comment est-il possible de construire un modèle de la cathédrale Saint-Étienne de la taille d'une particule de poussière ? Bien, en utilisant la technologie d'impression 3D moderne de TU Wien, ce n'est plus un problème. Des structures incroyablement fines d'ordres de grandeur bien inférieurs au micromètre peuvent désormais être créées à l'aide de leur imprimante 3D.

Cependant, ce processus nécessite ce que l'on appelle des « molécules initiatrices, " qui ont des propriétés physiques très spécifiques. Grâce à une nouvelle méthode d'analyse, développé à l'Institut de physique appliquée de la TU Wien, il est désormais possible d'examiner ces molécules de plus près et plus rapidement qu'auparavant et ainsi d'identifier quels matériaux permettent à la technologie de fonctionner au mieux. Les détails de cette technologie ont été récemment publiés dans la revue de physique Lettres de physique appliquée .

Résine durcie par faisceau laser

Tout commence avec un liquide :le matériau de départ pour l'impression 3D est une résine, qui est polymérisé en certains points bien précis à l'aide d'un faisceau laser. Pour que cela se produise, une réaction chimique en chaîne doit être déclenchée. Des molécules initiatrices spéciales sont activées lorsqu'elles absorbent les photons du faisceau laser, provoquant finalement le durcissement de la résine.

"Afin d'atteindre une résolution aussi élevée que possible, il est important que les molécules initiatrices ne soient pas activées par un seul photon mais ne soient activées que lorsqu'elles absorbent deux photons en même temps, " explique le professeur Wolfgang Husinsky de l'Institut de physique appliquée de la TU Wien. " Ce processus à deux photons ne peut se produire qu'avec la probabilité requise là où la lumière laser est la plus forte, c'est-à-dire exactement au centre du faisceau laser."

En tant que tel, les molécules initiatrices idéales sont celles qui sont le moins influencées possible par un seul photon, mais ont une forte probabilité de pouvoir absorber deux photons en même temps. Comme ces molécules ne sont activées qu'au centre du faisceau laser, cela donne un degré élevé de contrôle sur les points auxquels la résine doit être durcie, permettant la production d'objets 3D avec des détails incroyablement fins.

Tout dépend de la longueur d'onde

Une chose qui a souvent été négligée jusqu'à présent, est que de nombreux matériaux pourraient fabriquer des molécules initiatrices appropriées, bien que seulement lors de l'utilisation d'un faisceau laser avec une longueur d'onde qui correspond exactement au matériau. Jusqu'à maintenant, c'était incroyablement difficile à enquêter. "Il fallait refaire la même expérience encore et encore avec des longueurs d'onde laser différentes, et vous auriez à recalibrer l'expérience mise en place à partir de zéro à chaque fois ; en pratique, c'est presque impossible, " dit Aliasghar Ajami, l'auteur principal de la publication.

Donc, Aliasghar Ajami a conçu une méthode entièrement nouvelle, qui utilisait des impulsions laser ultra-courtes d'une durée de quelques femtosecondes. "Avec ces impulsions aussi courtes que celles-ci, la longueur d'onde n'est plus strictement définie, le faisceau laser n'a donc plus une couleur unique, il est plutôt composé de nombreuses longueurs d'onde différentes, " explique Ajami. Des prismes sont ensuite utilisés pour disperser la lumière de ces impulsions laser. Le faisceau est divisé en une " feuille " de lumière bidimensionnelle qui a des longueurs d'onde différentes au-dessus de celles du dessous. " Si vous déplacez l'échantillon à travers ce laser la lumière de manière appropriée, vous pouvez analyser comment les molécules réagissent à différentes longueurs d'onde en une seule mesure, " explique Wolfgang Husinsky. " Nous sommes ainsi en mesure de créer un spectre d'absorption complet à deux photons en une seule étape de travail. "