लेज़र लेखन में क्रांतिकारी प्रगति – अभूतपूर्व गति और सटीकता हासिल

चीन के शोधकर्ताओं ने बहुत छोटी संरचनाएं बनाने के लिए दो प्रकाश किरणों का उपयोग करने वाली प्रत्यक्ष लेज़र लेखन विधि प्रस्तुत की है। Optics Letters में प्रकाशित शोध के अनुसार, प्रति सेकंड 100 माइक्रोमीटर की लेखन गति पर लगभग 100 नैनोमीटर का पार्श्व विभेदन मिला। यह सटीक प्रकाशीय पुर्ज़ों के निर्माण संबंधी शोध में उपयोगी हो सकता है, लेकिन किसी विशेष व्यावसायिक उत्पाद में इसका उपयोग अभी सिद्ध नहीं हुआ है।

प्रत्यक्ष लेज़र लेखन क्या है?

प्रत्यक्ष लेज़र लेखन, यानी DLW, केंद्रित प्रकाश से प्रकाश-संवेदी पदार्थ को चुनी हुई जगह पर कठोर बनाता है। अनेक फोटॉन वाली विधियों से छोटी द्विआयामी और त्रिआयामी संरचनाएं बनाई जा सकती हैं। अधिक विभेदन के लिए लक्ष्य क्षेत्र पर पर्याप्त प्रकाश डालना होता है, साथ ही पास का पदार्थ अनजाने में कठोर होने से बचाना होता है।

पहले की विधियों की कठिनाई

तीव्र लेज़र किरण लक्ष्य के आसपास के क्षेत्र को भी प्रभावित कर सकती है। इससे बहुत पास स्थित रेखाओं को अलग-अलग बनाना मुश्किल होता है। नई विधि में दूसरी किरण किनारों पर बहुलकीकरण को रोकती है।

अध्ययन की विधि

“Super-resolution direct laser writing via multiphoton and peripheral photoinhibition photolithography”¹ शीर्षक वाला शोधपत्र बहु-फोटॉन लेखन और आसपास प्रकाश द्वारा बहुलकीकरण रोकने वाली विधि का वर्णन करता है। शोधकर्ताओं ने दो किरणों को विशेष प्रकाश-संवेदी पदार्थ के साथ मिलाकर पतली रेखाएं और त्रिआयामी परीक्षण संरचनाएं बनाईं।

दो किरणों की भूमिका

एक किरण बहुलकीकरण शुरू करती है, जबकि दूसरी आसपास के क्षेत्र में उसे दबाती है। इस तरह लिखी जाने वाली रेखा की सीमा अधिक सटीक बनती है। प्रयोग में किरणों का संरेखण और तीव्रता सावधानी से समायोजित की गई।

प्रकाशीय व्यवस्था

सक्रिय करने वाली किरण 525 नैनोमीटर तरंगदैर्घ्य के फेम्टोसेकंड लेज़र से आई और रोकने वाली किरण 532 नैनोमीटर के पिकोसेकंड लेज़र से। दोनों प्रकाश-पथों के अंतर से लगभग 2700 पिकोसेकंड की देरी हुई। टीम ने तरंगाग्र संबंधी विकृतियां ठीक करने के लिए स्थानिक प्रकाश मॉडुलेटर (SLM) और ज़र्निके बहुपदों का उपयोग किया तथा संरेखण, शक्ति में उतार-चढ़ाव और उपकरण के खिसकाव पर निगरानी रखी।

प्रकाश-संवेदी पदार्थ

प्रयोग में PETA मोनोमर और BTPOS वाला पदार्थ इस्तेमाल हुआ। BTPOS मुक्त मूलकों को पकड़कर अनचाहे पार-संबंधन को कम करने में मदद करता है। इस मिश्रण और उपकरण से मिले परिणाम अपने आप सभी पदार्थों पर लागू नहीं होते।

परीक्षण संरचनाएं

टीम ने एक-दूसरे के करीब रेखाएं और कई परतों में आड़ी-तिरछी छड़ों की त्रिआयामी संरचनाएं बनाईं। छड़ों के बीच पार्श्व दूरी 300 से 225 नैनोमीटर तक थी। ऐसे परीक्षण बताते हैं कि छोटे, पास-पास बने हिस्से कितनी अच्छी तरह अलग रह सकते हैं।

स्रोत: Optica

मापे गए परिणाम

शोधपत्र के सार के अनुसार, प्रति सेकंड 100 माइक्रोमीटर पर लगभग 100 नैनोमीटर का पार्श्व विभेदन प्राप्त हुआ। प्रति सेकंड 1000 माइक्रोमीटर पर भी यह लगभग 120 नैनोमीटर था। एक त्रिआयामी परीक्षण संरचना की न्यूनतम अक्षीय आवर्त दूरी 318.15 नैनोमीटर थी, जो शोधपत्र में बताए गए संबंधित 320 नैनोमीटर विवर्तन सीमा से थोड़ी कम है। ये प्रयोगशाला के परिणाम हैं, बड़े पैमाने पर उत्पादन की गति या लागत का प्रमाण नहीं।

संभावित उपयोग

छोटी संरचनाओं को तेज़ी और सटीकता से बनाना सूक्ष्म लेंस, फोटोनिक क्रिस्टल, प्रकाशीय उपकरण और मेटामटीरियल पर शोध में मदद कर सकता है। लेखकों ने वर्चुअल और ऑगमेंटेड रियलिटी डिस्प्ले के प्रकाशीय वेवगाइड का भी संभावित उपयोग के रूप में उल्लेख किया। वास्तविक उत्पादों के लिए दोहराव की विश्वसनीयता, पदार्थ की स्थिरता और लागत अलग से जांचनी होगी।

डेटा भंडारण

सूक्ष्म निर्माण लंबे समय में भंडारण उपकरणों के पुर्ज़ों पर शोध से जुड़ सकता है। हालांकि यह शोधपत्र व्यावसायिक हार्ड डिस्क की क्षमता बढ़ने या किसी खास भंडारण उपकरण की नई उत्पादन विधि को साबित नहीं करता।

वीआर, एआर और प्रकाशीय पुर्ज़े

सटीक सूक्ष्म संरचनाएं वीआर और एआर के प्रकाशीय पुर्ज़ों को डिजाइन करने में उपयोगी हो सकती हैं। प्रयोग अभी यह साबित नहीं करता कि उपभोक्ता उपकरण शीघ्र अधिक सक्षम या सस्ते हो जाएंगे।

शोधकर्ता

शोधपत्र के लेखक Xi Liu, Qiulan Liu, Mengdi Luo, Liang Xu, Cuifang Kuang और Xu Liu हैं। इनके संस्थानों में चीन की Zhejiang University और Zhejiang Lab शामिल हैं।

क्षेत्र की एक कंपनी

निम्न कंपनी डेटा भंडारण उद्योग का एक उदाहरण है। इसका उल्लेख यह नहीं दर्शाता कि कंपनी ने अध्ययन में भाग लिया या नई विधि को अपने उत्पादों में अपनाया।

Seagate Technology Holdings

Seagate Technology Holdings (STX ) भंडारण उपकरण और संबंधित सेवाएं देती है। केवल इस अध्ययन से कंपनी की उत्पाद योजना, वित्तीय नतीजे या उसके शेयर के मूल्य में वृद्धि की भविष्यवाणी नहीं की जा सकती।

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शोध क्या दिखाता है?

दो किरणों और प्रकाश-संवेदी पदार्थ के मेल से पतली रेखाएं और उच्च सटीकता वाली त्रिआयामी संरचनाएं बन सकीं। यह प्रकाशीय पुर्ज़ों के निर्माण पर शोध के लिए महत्वपूर्ण प्रगति है। व्यावसायिक उपयोग का समय और तैयार उत्पादों का प्रदर्शन आगे की जांच पर निर्भर करेगा। नैनोप्रौद्योगिकी से जुड़े अन्य लेख भी देखें।

संदर्भित अध्ययन

^{1. Liu, X., Liu, Q., Luo, M., Xu, L., Kuang, C. और 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.}