Немецкие ученые изучили 3D-печать стеклянных наноструктур

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) разработали метод 3D-печати структур из кварцевого стекла в нанометровых масштабах прямо на полупроводниковых чипах. Процесс проходит при достаточно низких температурах, так как не требует спекания, а разрешение достаточно велико для применения в нанофотонике.

В привычных производственных процессах для спекания частиц диоксида кремния, то есть кремнезема, необходимы температуры свыше 1100°C, слишком высокие для прямого осаждения на полупроводниковые чипы. Научная команда под руководством профессора Йенса Бауэра из Института нанотехнологий Технологического института Карлсруэ разработала новый метод аддитивного производства прозрачного кварцевого стекла с высоким разрешением и отличными механическими свойствами при гораздо более низких температурах.

Расходными материалами здесь служат гибридные органо-неорганические фотополимерные смолы, а на выходе получаются структуры из диоксида кремния. Жидкие смолы содержат так называемые полиэдрические олигомерные молекулы силсесквиоксана (POSS) — кремнийорганического соединения из двуокиси кремния и органических функциональных групп.

В процессе 3D-печати методом двухфотонной полимеризации материал сшивается, а затем получаемые структуры нагреваются до 650°C на воздухе для удаления органических компонентов. В то же время неорганические молекулы соединяются и образуют непрерывную микро- или наноструктуру из кварцевого стекла. Таким образом, процесс протекает при температурах почти в два раза ниже, чем в спекании наночастиц.

«Более низкие температуры обеспечивают возможность произвольной 3D-печати непосредственно на полупроводниковых чипах прочных стеклянных структур оптического качества с разрешением, необходимым для нанофотоники видимого света. Наш процесс позволяет создавать структуры, остающиеся стабильными даже в суровых химических или термических условиях», — прокомментировал профессор Бауэр.

Ученые провели ряд экспериментов, печатая фотонные кристаллы, параболические микролинзы и многолинзовые микрообъективы с наноструктурными элементами. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.