Fabricación aditiva
Avance en la Escritura Láser – Velocidad y Precisión Inigualables Alcanzadas
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Investigadores en China han presentado un método de escritura láser directa que utiliza dos haces de luz para crear estructuras muy pequeñas. Según su artículo en Optics Letters, el método alcanzó una resolución lateral de unos 100 nanómetros a una velocidad de escritura de 100 micrómetros por segundo. Podría ayudar a estudiar la fabricación de componentes ópticos de precisión, pero aún no se ha demostrado su uso en un producto comercial concreto.
¿Qué es la escritura láser directa?
La escritura láser directa, o DLW, usa luz concentrada para endurecer un material fotosensible en los puntos deseados. Las técnicas con varios fotones permiten formar pequeñas estructuras bidimensionales y tridimensionales. Para mejorar la resolución hay que iluminar suficientemente la zona prevista sin endurecer por accidente el material vecino.
Una dificultad de los métodos anteriores
Un haz láser intenso también puede afectar al área que rodea el objetivo. Por ello resulta difícil formar por separado líneas muy próximas. En el nuevo método se añade otro haz que inhibe la polimerización en la periferia.
El método investigado
El artículo «Super-resolution direct laser writing via multiphoton and peripheral photoinhibition photolithography»1 describe la escritura multifotónica y una variante que inhibe la polimerización alrededor de la zona elegida. Los investigadores combinaron dos haces con un material fotosensible especial para fabricar líneas finas y estructuras tridimensionales de prueba.
La función de los dos haces
Uno inicia la polimerización y el otro la frena en el área circundante. Así se puede definir con mayor precisión el borde de la línea trazada. La posición y la intensidad de los haces se ajustaron cuidadosamente durante el experimento.
Detalles del sistema óptico
El haz de excitación procedía de un láser de femtosegundos con una longitud de onda de 525 nanómetros; el inhibidor, de un láser de picosegundos de 532 nanómetros. La diferencia entre los recorridos ópticos generaba un retraso de unos 2700 picosegundos. El equipo empleó un modulador espacial de luz (SLM) y polinomios de Zernike para corregir las aberraciones del frente de onda, y vigiló la alineación, las variaciones de potencia y la deriva del sistema.
El material fotosensible
El experimento utilizó un material con el monómero PETA y la sustancia BTPOS. Esta última captura radicales y ayuda a reducir los enlaces cruzados no deseados. Los resultados obtenidos con esta mezcla y equipo no se aplican automáticamente a todos los materiales.
Estructuras de prueba
El equipo creó líneas próximas entre sí y estructuras tridimensionales compuestas por varillas cruzadas en varias capas. La separación lateral entre varillas osciló entre 300 y 225 nanómetros. Estas pruebas muestran hasta qué punto pueden mantenerse separados pequeños detalles contiguos.
Fuente: Optica
Resultados medidos
Según el resumen del artículo, se obtuvo una resolución lateral de aproximadamente 100 nanómetros a 100 micrómetros por segundo. A 1000 micrómetros por segundo, la resolución seguía siendo de unos 120 nanómetros. El período axial mínimo de una estructura tridimensional de prueba fue de 318,15 nanómetros, ligeramente por debajo del límite de difracción correspondiente de 320 nanómetros indicado en el artículo. Son resultados de laboratorio, no pruebas de velocidad o coste en producción masiva.
Posibles aplicaciones
La fabricación rápida y precisa de pequeñas estructuras podría apoyar la investigación de microlentes, cristales fotónicos, dispositivos ópticos y metamateriales. Los autores también mencionan las guías de ondas ópticas para pantallas de realidad virtual y aumentada. En productos reales deben evaluarse por separado la repetibilidad, la estabilidad de los materiales y los costes.
Almacenamiento de datos
La microfabricación podría llegar a interesar a la investigación de componentes de almacenamiento. Sin embargo, este artículo no demuestra una mayor capacidad de discos duros comerciales ni un nuevo proceso de fabricación para un dispositivo concreto.
RV, RA y componentes ópticos
Las estructuras pequeñas y precisas pueden ser útiles para diseñar piezas ópticas destinadas a RV y RA. El ensayo aún no demuestra que los aparatos de consumo vayan a ser pronto más eficientes o baratos.
Los investigadores
Los autores son Xi Liu, Qiulan Liu, Mengdi Luo, Liang Xu, Cuifang Kuang y Xu Liu. Sus instituciones incluyen Zhejiang University y Zhejiang Lab, en China.
Una empresa del sector
La siguiente compañía se menciona como ejemplo de la industria del almacenamiento de datos. Esto no implica que participara en el estudio ni que haya incorporado el nuevo método a sus productos.
Seagate Technology Holdings
Seagate Technology Holdings (STX ) ofrece dispositivos de almacenamiento y servicios relacionados. Este estudio por sí solo no permite predecir sus planes de producto, sus resultados financieros ni una subida del precio de sus acciones.
STX Gráfico de precios
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Qué demuestra la investigación
La combinación de dos haces y un material fotosensible permitió producir líneas finas y estructuras tridimensionales con gran precisión. Es un avance interesante para la investigación sobre fabricación de componentes ópticos. La fecha de una posible comercialización y el rendimiento en productos terminados requieren nuevas pruebas. También puede consultar otros artículos sobre nanotecnología.
Estudio citado
1. Liu, X., Liu, Q., Luo, M., Xu, L., Kuang, C. y Liu, X. (2025). «Super-resolution direct laser writing via multiphoton and peripheral photoinhibition photolithography». Optics Letters 50(5), 1675–1678. https://doi.org/10.1364/OL.552034.
