Produzione additiva
Scoperta rivoluzionaria nella scrittura laser – Velocità e precisione senza pari raggiunte
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Ricercatori in Cina hanno presentato un metodo di scrittura laser diretta che usa due fasci di luce per creare strutture molto piccole. Secondo l’articolo pubblicato su Optics Letters, il metodo ha raggiunto una risoluzione laterale di circa 100 nanometri a una velocità di scrittura di 100 micrometri al secondo. Potrebbe essere utile per studiare la produzione di componenti ottici di precisione, ma l’impiego in un prodotto commerciale specifico non è ancora dimostrato.
Che cos’è la scrittura laser diretta?
La scrittura laser diretta, o DLW, usa luce concentrata per indurire un materiale fotosensibile nei punti desiderati. Le tecniche basate su più fotoni permettono di creare piccole strutture bidimensionali e tridimensionali. Per migliorare la risoluzione occorre illuminare abbastanza la zona voluta senza indurire involontariamente il materiale vicino.
Un limite dei metodi precedenti
Un fascio laser intenso può agire anche nell’area intorno al bersaglio. Diventa quindi difficile produrre separatamente linee molto vicine. Nel nuovo metodo un secondo fascio ostacola la polimerizzazione ai margini della zona esposta.
Il metodo studiato
L’articolo «Super-resolution direct laser writing via multiphoton and peripheral photoinhibition photolithography»1 descrive la scrittura multifotonica e una variante che inibisce la polimerizzazione nella zona periferica. I ricercatori hanno combinato due fasci con uno speciale materiale fotosensibile per produrre linee sottili e strutture tridimensionali di prova.
Il ruolo dei due fasci
Un fascio avvia la polimerizzazione, mentre l’altro la impedisce nell’area circostante. In questo modo è possibile definire con maggiore precisione il bordo della linea scritta. Posizione e intensità dei fasci sono state regolate con attenzione durante l’esperimento.
Dettagli del sistema ottico
Il fascio di eccitazione proveniva da un laser a femtosecondi con lunghezza d’onda di 525 nanometri; quello inibitore da un laser a picosecondi di 532 nanometri. La differenza tra i percorsi ottici produceva un ritardo di circa 2700 picosecondi. Il gruppo ha usato un modulatore spaziale di luce (SLM) e polinomi di Zernike per correggere le aberrazioni del fronte d’onda, controllando allineamento, variazioni di potenza e spostamenti dell’apparato.
Il materiale fotosensibile
L’esperimento ha utilizzato un materiale contenente il monomero PETA e la sostanza BTPOS. Quest’ultima agisce come catturatore di radicali e aiuta a ridurre reticolazioni indesiderate. I risultati ottenuti con questa miscela e apparecchiatura non valgono automaticamente per ogni materiale.
Strutture di prova
Il gruppo ha creato linee ravvicinate e strutture tridimensionali formate da aste incrociate in più strati. La distanza laterale tra le aste variava da 300 a 225 nanometri. Queste prove mostrano fino a che punto piccole caratteristiche adiacenti possano rimanere distinte.
Fonte: Optica
Risultati misurati
Secondo l’abstract dell’articolo, a 100 micrometri al secondo è stata raggiunta una risoluzione laterale di circa 100 nanometri. A 1000 micrometri al secondo, la risoluzione rimaneva intorno a 120 nanometri. Il periodo assiale minimo di una struttura tridimensionale di prova era 318,15 nanometri, appena sotto il corrispondente limite di diffrazione di 320 nanometri indicato nell’articolo. Sono risultati di laboratorio, non prove della velocità o dei costi della produzione di massa.
Possibili applicazioni
La fabbricazione rapida e precisa di piccole strutture può aiutare la ricerca su microlenti, cristalli fotonici, dispositivi ottici e metamateriali. Gli autori citano anche le guide d’onda ottiche per schermi di realtà virtuale e aumentata. Per prodotti reali occorre valutare separatamente ripetibilità, stabilità dei materiali e costi.
Archiviazione dei dati
La microfabbricazione potrebbe avere un ruolo futuro nello studio di componenti per l’archiviazione. Questo articolo non dimostra però un aumento della capacità dei dischi rigidi commerciali né un nuovo processo produttivo per uno specifico dispositivo.
VR, AR e componenti ottici
Piccole strutture precise possono essere utili alla progettazione di componenti ottici per VR e AR. La prova non dimostra ancora che i dispositivi di consumo avranno presto prestazioni migliori o prezzi inferiori.
I ricercatori
Gli autori sono Xi Liu, Qiulan Liu, Mengdi Luo, Liang Xu, Cuifang Kuang e Xu Liu. Le loro istituzioni comprendono Zhejiang University e Zhejiang Lab in Cina.
Un’azienda del settore
La seguente società è riportata come esempio dell’industria dell’archiviazione dei dati. Questo non significa che abbia partecipato allo studio o incorporato il nuovo metodo nei suoi prodotti.
Seagate Technology Holdings
Seagate Technology Holdings (STX ) fornisce dispositivi di archiviazione e servizi collegati. Questo studio, da solo, non consente di prevedere piani di prodotto, risultati economici o un aumento del prezzo delle sue azioni.
STX Grafico dei prezzi
Ultime notizie su Seagate Technology Holdings
Che cosa mostra la ricerca?
La combinazione di due fasci e un materiale fotosensibile ha permesso di produrre linee sottili e strutture tridimensionali molto precise. È un passo interessante per la ricerca sulla fabbricazione di componenti ottici. I tempi di commercializzazione e le prestazioni nei prodotti finiti richiedono altre verifiche. Sono disponibili anche altri articoli sulla nanotecnologia.
Studio citato
1. Liu, X., Liu, Q., Luo, M., Xu, L., Kuang, C. e 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.
