Terobosan dalam Penulisan Laser – Kecepatan dan Presisi Tak Tertandingi Dicapai

Peneliti di Tiongkok melaporkan metode penulisan laser langsung yang memakai dua berkas cahaya untuk membentuk struktur sangat kecil. Makalah dalam Optics Letters menunjukkan resolusi lateral sekitar 100 nanometer pada kecepatan penulisan 100 mikrometer per detik. Metode ini berpotensi membantu pembuatan komponen optik presisi, tetapi belum membuktikan penerapannya pada produk komersial tertentu.

Apa Itu Penulisan Laser Langsung?

Penulisan laser langsung, atau DLW, menggunakan cahaya terfokus untuk mengeraskan bahan peka cahaya pada posisi yang ditentukan. Teknik multiphoton dapat membentuk struktur dua atau tiga dimensi berukuran kecil. Untuk meningkatkan resolusi, proses harus mengekspos bagian yang diinginkan tanpa membuat bahan di sekelilingnya ikut mengeras.

Keterbatasan Metode Sebelumnya

Cahaya laser yang kuat dapat memengaruhi daerah di sekitar sasaran. Akibatnya, dua garis yang sangat berdekatan sulit dibentuk secara terpisah. Penelitian ini mencoba mengurangi paparan yang tidak diinginkan dengan menambahkan berkas cahaya yang menghambat polimerisasi di bagian tepi.

Isi Penelitian

Makalah “Super-resolution direct laser writing via multiphoton and peripheral photoinhibition photolithography”¹ menjelaskan penulisan multiphoton dan penulisan dengan penghambatan cahaya di daerah pinggir. Para peneliti memadukan dua berkas cahaya dengan bahan peka cahaya khusus untuk membuat garis halus dan struktur tiga dimensi.

Peran Dua Berkas Cahaya

Satu berkas memulai polimerisasi, sedangkan berkas lain menekannya pada area di sekitar sasaran. Kombinasi ini membantu menentukan batas garis yang akan ditulis dengan lebih tepat. Posisi serta intensitas cahaya harus diatur dalam percobaan.

Rincian Perangkat Optik

Cahaya pemicu berasal dari laser femtosekon sepanjang gelombang 525 nanometer, sedangkan penghambatnya memakai laser pikosekon 532 nanometer. Perbedaan jalur optik menghasilkan jeda sekitar 2700 pikodetik. Peneliti menggunakan modulator cahaya spasial (SLM) dan polinomial Zernike untuk mengoreksi penyimpangan muka gelombang, sambil menjaga penyelarasan, kestabilan daya, dan pergeseran sistem.

Bahan Peka Cahaya

Percobaan menggunakan bahan yang mengandung monomer PETA dan BTPOS. BTPOS dijelaskan sebagai penangkap radikal yang membantu mengurangi ikatan silang yang tidak diinginkan. Hasil dari campuran bahan dan alat tertentu ini tidak otomatis berlaku untuk setiap jenis bahan.

Struktur yang Diuji

Tim membuat garis yang saling berdekatan dan struktur tiga dimensi berbentuk tumpukan batang bersilangan. Jarak lateral antarbatang berkisar dari 300 hingga 225 nanometer. Pola ini digunakan untuk memeriksa apakah fitur kecil yang berdekatan dapat tetap terpisah saat dicetak.

Sumber: Optica

Hasil Pengukuran

Menurut abstrak makalah, resolusi lateral sekitar 100 nanometer dicapai pada kecepatan 100 mikrometer per detik. Pada kecepatan 1000 mikrometer per detik, resolusinya masih sekitar 120 nanometer. Periode aksial minimum struktur tiga dimensi adalah 318,15 nanometer, sedikit di bawah batas difraksi terkait sebesar 320 nanometer yang disebut dalam makalah. Semua itu merupakan hasil pengujian laboratorium, bukan bukti kecepatan atau biaya produksi massal.

Potensi Penggunaan

Pembuatan struktur kecil secara cepat dan presisi dapat membantu penelitian lensa mikro, kristal fotonik, perangkat optik, dan metamaterial. Peneliti juga menyebut pandu gelombang optik untuk tampilan virtual reality dan augmented reality sebagai kemungkinan aplikasi. Mutu produksi berulang, kestabilan bahan, serta biaya tetap perlu diuji untuk produk nyata.

Penyimpanan Data

Teknik pembuatan struktur mikro mungkin berkaitan dengan penelitian komponen penyimpanan data di masa depan. Namun, makalah ini tidak membuktikan peningkatan kapasitas hard disk komersial atau cara baru memproduksi perangkat penyimpanan tertentu.

VR, AR, dan Komponen Optik

Struktur mikro yang presisi dapat berguna untuk merancang bagian optik perangkat VR dan AR. Prototipe penelitian ini belum membuktikan bahwa perangkat konsumen akan segera menjadi lebih cepat, lebih murah, atau lebih baik.

Para Peneliti

Penulis makalah adalah Xi Liu, Qiulan Liu, Mengdi Luo, Liang Xu, Cuifang Kuang, dan Xu Liu. Afiliasi mereka mencakup Zhejiang University dan Zhejiang Lab di Tiongkok.

Perusahaan Terkait

Perusahaan berikut disajikan sebagai contoh dari industri penyimpanan data. Penyebutan ini tidak berarti perusahaan tersebut terlibat dalam penelitian atau telah menerapkan metode DLW yang baru.

Seagate Technology Holdings

Seagate Technology Holdings (STX ) menyediakan perangkat dan layanan penyimpanan data. Makalah ini saja tidak dapat digunakan untuk memprediksi rencana produknya, perubahan laba, atau kenaikan harga sahamnya.

Berita Terbaru Seagate Technology Holdings

Arti Hasil Penelitian

Kombinasi dua berkas cahaya dan bahan peka cahaya berhasil menghasilkan garis halus serta struktur tiga dimensi dengan presisi tinggi. Ini kemajuan yang menarik bagi penelitian pembuatan komponen optik. Waktu komersialisasi dan kinerja pada produk nyata masih memerlukan pengujian lanjutan. Baca juga artikel nanoteknologi lainnya.

Makalah Rujukan

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