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不可思議的微納造物技術:很大程度改善粗糙度和精度(2)

時間:2017-02-05 20:59 來源:科學大院微信公眾號 作者:中國3D打印網 閱讀:

科研上的應用

這種微納尺度的3D打印機給科學家提供了一種強有力的手段,來設計和加工多種多樣以往只能夠進行仿真模擬的微納結構,通過實際實驗檢驗它們的性質。尤其是在光學研究領域,出現了許多以雙光子激光直寫技術為基礎的研究工作。

雙光子直寫技術加工的三維光子晶體(http://photonhive.com/what-cool-things-you-can-do-with-direct-laser-writing-a-k-a-3d-printer/)

雙光子直寫技術加工的三維光子晶體(http://photonhive.com/what-cool-things-you-can-do-with-direct-laser-writing-a-k-a-3d-printer/)

上圖是科研中雙光子激光直寫技術實際應用的一個例子,科學家使用該技術制作了三維的光子晶體。光子晶體(Photonic Crystal)是一種人工微納結構,它由不同折射率的介質周期性排列而成,具有特殊的光子帶隙,因而擁有很多奇異的光學性質。這種微納周期結構加工起來非常困難,但使用雙光子激光直寫技術,則可以非常方便的加工出來。

除了光子晶體,雙光子激光直寫技術還用于加工微納尺度的光學元件,下圖就是這樣一個例子。

雙光子直寫技術制作的內窺鏡(http://www.nature.com/nphoton/journal/v10/n8/full/nphoton.2016.121.html)

雙光子直寫技術制作的內窺鏡(http://www.nature.com/nphoton/journal/v10/n8/full/nphoton.2016.121.html)

我們都知道,內窺鏡技術為醫學診斷、工業探傷等領域提供了強力的手段,對于內窺鏡,相信大家最為熟悉的就是胃鏡。醫生將通過光導纖維相連的內窺鏡通過食道插入胃部,可以借此觀察胃部圖像,對檢測黏膜損傷、內潰瘍、胃出血等癥狀提供直接證據。

2016年Nature Photonics發表了一篇文章,科學家利用雙光子激光直寫技術在光纖頂端不到一百多微米的尺度范圍內加工了成像效果良好的透鏡組,制成了目前世界上最小的內窺鏡。

雙光子直寫技術加工的單透鏡、雙透鏡和三透鏡組的成像效果。a.單透鏡、雙透鏡和三透鏡組的光路設計圖 b.成像效果仿真模擬圖 c.單透鏡、雙透鏡和三透鏡組剖面的電子顯微鏡照片 d.實驗實際得到的成像效果圖

雙光子直寫技術加工的單透鏡、雙透鏡和三透鏡組的成像效果。a。單透鏡、雙透鏡和三透鏡組的光路設計圖 b。成像效果仿真模擬圖 c。單透鏡、雙透鏡和三透鏡組剖面的電子顯微鏡照片 d。實驗實際得到的成像效果圖

藝術領域的應用

當然,除了科研領域外,該項技術越來越多的被利用在藝術領域。

2014年,南非藝術家Jonty Hurwitz與Weitzmann Institute of Science的科學家們合作,利用該技術制成了世界上最小的雕塑。

首先他們通過三維掃描技術掃描并記錄了人體模特身體的三維空間信息,然后將其轉化為空間坐標。再然后,他們利用雙光子激光直寫技術,在一根針的針孔里制作了該人體模特的微納雕塑,這是世界上最小的人體雕塑,并獲得了吉尼斯世界紀錄的正式認證。

雙光子激光直寫技術制作的世界最小的人體雕塑(http://www.jontyhurwitz.com/nano)

雙光子激光直寫技術制作的世界最小的人體雕塑(http://www.jontyhurwitz.com/nano)

 

(責任編輯:admin)

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