双光子聚合能造出比书写光束更小的结构

传统光聚合打印会在任何有正确波长光到达之处固化树脂,因此分辨率受限于光学系统。双光子聚合摆脱了这一限制,靠的是一个只在极高强度下才会发生的过程。

机理

树脂在激光波长处是透明的,单个光子携带的能量不足以引发固化。而在强度极高之处——紧聚焦超快光束的焦点——两个光子可以被有效地同时吸收,合并交付能量并触发聚合。

该过程的概率与强度的平方成正比。这种非线性把固化限制在焦点周围的小体积内;而只要把强度维持在略高于阈值,固化体积就能做得比焦斑本身小得多。

数百纳米的特征尺寸可以实现,精细操作下可低于一百纳米。

它能做什么

微光学。 直接打印在光纤端面或探测器表面上的透镜与自由曲面光学元件,免去了装配与对准。

微流控。 具有真正三维几何(而非分层近似)的流道、阀门与混合器。

细胞培养支架。 特征尺寸与细胞相匹配的结构,用于组织工程与力学生物学。