Figure 1. Un résumé graphique montrant :(a) les précurseurs organiques et inorganiques bruts utilisés, leurs rapports molaires dans la synthèse ; (b) la technologie de photopolymérisation laser et de calcination à haute température ; (c) les nano-réseaux de phase cristalline formés après calcination (cristobalite, SiO2, zircon, ZrO2 monoclinique et ZrO2 tétragonal); Toutes ces phases peuvent être observées et ajustées en fonction de la température de traitement et des compositions initiales des matériaux hybrides. Crédit :Compuscript Ltd
Une nouvelle publication de Opto-Electronic Advances passe en revue la fabrication additive laser de nanostructures 3D en phase cristalline accordable Si/ZrO2.
Une voie pour la nano-impression laser de structures cristallines 3D a été développée en utilisant la lithographie laser ultrarapide, utilisée comme outil de fabrication additive pour produire de véritables nanostructures 3D, et combinée à un post-traitement thermique à haute température, convertissant le matériau imprimé en substance entièrement inorganique.
Le travail expérimental interdisciplinaire a révélé le potentiel d'accorder la structure céramique résultante en phases cristallines distinctes, telles que la cristobalite, SiO2 , ZrSiO4 , m-ZrO2 , t-ZrO2 . L'approche proposée a atteint moins de 60 nm pour des dimensions de caractéristiques individuelles sans aucune mise en forme de faisceau ni techniques d'exposition complexes, ce qui la rend reproductible avec d'autres configurations d'écriture directe laser standard ou personnalisées établies. Le principe est compatible avec les plateformes disponibles dans le commerce (par exemple :Nanoscribe, MultiPhoton Optics, Femtika, Workshop of Photonics, UpNano, MicroLight, et autres). La figure 1 résume graphiquement l'approche, les étapes de la procédure impliquées et le résultat obtenu.
En bref, la validation de la technique combinée de fabrication au laser et de traitement thermique transforme la lithographie laser multiphotonique largement répandue en un outil puissant permettant la fabrication additive de céramiques cristallines avec une précision et une flexibilité tridimensionnelle sans précédent. Il s'agit d'une étape importante dans le traitement assisté par laser ultrarapide des matériaux inorganiques et établit une nouvelle norme élevée pour la photopolymérisation laser 3D à l'échelle nanométrique, qui n'est plus limitée à la limitation des seuls matériaux polymères ou plastiques. Alors que les résines d'origine biologique et à base de plantes étendent les applications en biomédecine et en sciences de la vie, la production de nanostructures inorganiques 3D ouvre de nouveaux domaines de recherche axés sur la technologie scientifique et permet à l'industrie d'acquérir des options pour la production de nano-mécanique 3D, de nano-électronique , la micro-optique et la nano-photonique, les télécommunications améliorées et les puces de détection.
Figure 2. Une carte de la lithographie 3D à mésoéchelle ou en d'autres termes de la véritable impression 3D - multiéchelle et multi-matériaux est esquissée. Il couvre les dimensions des caractéristiques individuelles en dessous de la longueur d'onde de la lumière VIS (sous-diffraction) jusqu'aux objets 3D au-dessus des millimètres de taille, tout en assurant une mise à l'échelle continue sans lacunes ni limitations entre les deux. Sous l'autre angle de vue, les matériaux sont tout en couleurs, ressemblant ainsi :aux biopolymères et aux protéines comme les résines naturelles et purement organiques, aux matériaux hybrides offrant des propriétés vitreuses ou aux composites aux fonctionnalités spécifiques renforcées, et enfin aux substances inorganiques comme les céramiques ou les cristaux. . Tout cela peut être réalisé par lithographie 3D à mésoéchelle laser et est un outil pour des applications en (a) nanophotonique ; (b) micro-optique et prototypage de précision en microfluidique et micromécanique; (c) bio-échafaudages. Crédit :Compuscript Ltd
Le Dr Darius Gailevičius et le professeur Mangirdas Malinauskas du Laser Nanophotonics Group (Centre de recherche laser, Faculté de physique, Université de Vilnius) ont proposé une approche pour la fabrication additive laser 3D de structures nanométriques à partir de matériaux inorganiques. Les objets imprimés au laser ont ensuite été traités thermiquement afin d'éliminer complètement la partie organique du matériau hybride, convertissant ainsi la substance en matière inorganique pure. Les membres du groupe susmentionnés collaborant avec un spécialiste des matériaux, le professeur Simas Šakirzanovas (Département de chimie appliquée, Faculté de chimie et de géosciences, Université de Vilnius) ont anticipé le potentiel de la synthèse sol-gel et du morphing chimique de la substance en phases diverses et accordables en précisant contrôler le rapport initial des ingrédients et le protocole de traitement de calcination. Le principal travail expérimental a été réalisé par Ph.D. l'étudiante Greta Merkininkaitė avec l'aide de l'étudiant junior Edvinas Aleksandravičius. Un post-doctorant, le Dr Darius Gailevičius, a présenté des idées conceptuelles essentielles et passé en revue le flux de travail expérimental.
Les résultats sont importants pour tout un éventail de domaines de la recherche scientifique et de l'industrie. Il étend la technologie de polymérisation laser à deux photons largement établie vers la fabrication additive de structures céramiques et cristallines à une définition de caractéristique inférieure à 100 nm. Ceci rend obsolète la limitation précédente des polymères organiques ou hybrides employés. Il permet également la production de nanostructures 3D en phase cristalline inorganique et accordable, qui surpassent les choix de matériaux précédemment disponibles ou une flexibilité structurelle limitée (géométries 2D ou 2,5D).
En d'autres termes, l'impression 3D optique propose désormais la fabrication additive de divers cristaux. Le principe est avantageux pour réaliser des composants tridimensionnels nano-photoniques, micro-optiques, nano-mécaniques, micro-fluidiques, nano-électroniques et bio-médicaux. Il met à niveau l'imprimante laser 3D à l'échelle nanométrique du noir et blanc à une couleur, car les couleurs sont représentées par un matériau spécifique et ses propriétés inhérentes. Dans la figure 2, la mise à l'échelle continue et les variations de matériau sont visuellement projetées. Une nouvelle option de véritables matériaux inorganiques d'impression 3D est une réalisation marquante de référence - la mise à niveau de la lithographie laser 3D existante à un nouveau niveau d'exploitation. Résine biosourcée :Une percée dans le prototypage rapide
