普渡大学研发低成本高速单光子3D纳米打印技术

普渡大学 工程学院 （美国印第安纳州西拉斐特）的研究人员开发了正在申请专利的单光子 3D 纳米打印技术。据报道，与传统的基于激光的 3D 增材纳米打印技术相比，该技术可以更快、更便宜地生产出更复杂、更高分辨率的纳米结构。

据领导该项技术研发团队的机械工程学教授梁攀介绍，所采用的打印材料与其他数字光处理 (DLP) 3D 打印机（可使用纤维填料）的光固化树脂中所用的材料类似，但该团队修改了部分材料的成分，以提高纳米级分辨率。

潘说，这项研究可以在较低激光强度下实现 3D 纳米打印，无需飞秒激光。它不依赖于单点扫描过程，因此可以产生高速和高分辨率的结果。

“该技术使用更便宜的光源，比如激光笔，可以将工具成本降低 10 到 100 倍，”他解释道。“每束光的写入速度提高了几个数量级，我们可以进一步扩展到使用数十到数百束光进行并行扫描。”单光子技术在纳米技术研究和工业、制造工艺和医疗保健领域都有应用。 

飞秒激光双光子聚合广泛用于 3D 纳米结构制造。“然而，这项技术成本高昂且速度慢，这对其在制造业的商业应用构成了重大障碍，”潘强调道。已经开发出其他替代方案来提高速度并降低成本，但据说这些方案的分辨率有限，并且需要高功率激光器，这与潘的创新不同。

潘教授的单光子方法利用快速面板写入来构建大容量、复杂的纳米结构，具有广泛的用途。值得注意的应用包括纳米光刻、零刚度微结构和热界面结构。

“我们已经通过使用低成本二极管激光器打印 120 纳米分辨率结构来演示该方法，”潘说。“我们还演示了使用 9 × 9 阵列激光束进行并行纳米打印。”

下一步，该技术将进一步提高扫描吞吐量，降低工具成本。潘和他的团队正在申请联邦资金用于研发。

美国国家科学基金会向潘提供了两项资助以进行他的研究。