Rebolusyon sa Pagsusulat ng Laser – Walang Katulad na Bilis at Katumpakan na Naabot

Nagpakilala ang mga mananaliksik sa China ng paraan ng direktang pagsusulat gamit ang laser na gumagamit ng dalawang sinag ng liwanag upang gumawa ng napakaliit na estruktura. Ayon sa artikulo sa Optics Letters, umabot ito sa humigit-kumulang 100 nanometer na lateral resolution sa bilis na 100 micrometer bawat segundo. Maaari itong makatulong sa pananaliksik sa paggawa ng maseselang bahaging optikal, ngunit hindi pa naipakikita ang paggamit nito sa isang partikular na produktong komersiyal.

Ano ang direktang pagsusulat gamit ang laser?

Sa direct laser writing o DLW, pinatitigas ng nakatutok na liwanag ang materyal na sensitibo sa liwanag sa mga piniling lugar. Nagagawa ng mga pamamaraang gumagamit ng maraming photon ang maliliit na estrukturang may dalawa o tatlong dimensiyon. Para tumaas ang resolution, kailangang sapat ang liwanag sa target habang hindi aksidenteng tumitigas ang katabing materyal.

Hamon ng mga naunang pamamaraan

Maaaring maapektuhan ng malakas na laser ang paligid ng target. Dahil dito, mahirap gumawa ng magkahiwalay na guhit na napakalapit sa isa’t isa. Sa bagong pamamaraan, pinipigil ng ikalawang sinag ang polymerization sa gilid ng lugar na isinusulat.

Ang pamamaraang sinuri

Inilalarawan ng papel na “Super-resolution direct laser writing via multiphoton and peripheral photoinhibition photolithography”¹ ang multiphoton writing at isang uri na gumagamit ng liwanag upang pigilan ang polymerization sa paligid. Pinagsama ng mga mananaliksik ang dalawang sinag at espesyal na materyal na sensitibo sa liwanag para gumawa ng pinong mga guhit at tatlong-dimensiyong estrukturang pansubok.

Gawain ng dalawang sinag

Sinisimulan ng isang sinag ang polymerization, samantalang pinipigil ito ng isa pa sa kalapit na lugar. Sa ganitong paraan, mas tumpak na natutukoy ang hangganan ng guhit. Maingat na inayos sa pagsubok ang pagkakatapat at lakas ng mga sinag.

Mga detalye ng kagamitang optikal

Galing ang panimulang sinag sa femtosecond laser na may wavelength na 525 nanometer, at ang pumipigil na sinag sa picosecond laser na 532 nanometer. Nagdulot ang pagkakaiba ng daanan ng liwanag ng humigit-kumulang 2700 picosecond na pagkaantala. Gumamit ang pangkat ng spatial light modulator (SLM) at Zernike polynomials upang itama ang mga paglihis ng wavefront; binantayan din nila ang pagkakatapat, pagbabago ng lakas, at pag-usog ng kagamitan.

Materyal na sensitibo sa liwanag

Gumamit ang eksperimento ng materyal na may monomer na PETA at sangkap na BTPOS. Tumutulong ang BTPOS bilang tagasalo ng radical upang mabawasan ang hindi nais na cross-linking. Hindi kusang nalalapat sa lahat ng materyal ang resulta mula sa timpla at kagamitang ito.

Mga estrukturang pansubok

Gumawa ang pangkat ng magkakalapit na guhit at tatlong-dimensiyong estrukturang may patong-patong at magkakrus na maliliit na baras. Mula 300 hanggang 225 nanometer ang lateral na pagitan ng mga baras. Ipinapakita ng mga pagsubok kung gaano nananatiling magkahiwalay ang maliliit na detalyeng magkatabi.

Pinagmulan: Optica

Nasukat na mga resulta

Ayon sa buod ng papel, nakamit ang lateral resolution na humigit-kumulang 100 nanometer sa bilis na 100 micrometer bawat segundo. Sa 1000 micrometer bawat segundo, nasa 120 nanometer pa rin ang resolution. Ang pinakamaliit na axial period ng isang tatlong-dimensiyong estrukturang pansubok ay 318.15 nanometer, bahagyang mas mababa sa kaugnay na 320 nanometer diffraction limit na binanggit sa papel. Mga resulta ito sa laboratoryo, hindi patunay ng bilis o gastos sa maramihang produksiyon.

Mga posibleng gamit

Maaaring makatulong ang mabilis at tumpak na paggawa ng maliliit na estruktura sa pananaliksik sa microlens, photonic crystal, kagamitang optikal, at metamaterial. Binanggit din ng mga may-akda ang optical waveguide para sa display ng virtual at augmented reality. Kailangang hiwalay na subukan ang paulit-ulit na kalidad ng paggawa, tibay ng materyal, at gastos para sa tunay na produkto.

Pag-iimbak ng datos

Maaaring maging kaugnay sa hinaharap ang mikropaggawa sa pananaliksik sa mga bahagi ng storage device. Hindi naman napatunayan ng papel na tataas ang kapasidad ng komersiyal na hard disk o may bagong proseso na para sa isang partikular na storage device.

VR, AR, at bahaging optikal

Maaaring makatulong ang maseselang mikroestruktura sa disenyo ng optikal na bahagi ng VR at AR. Hindi pa pinatutunayan ng eksperimento na lalong gaganda o bababa ang presyo ng mga produktong pangkonsumo sa lalong madaling panahon.

Mga mananaliksik

Ang mga may-akda ay sina Xi Liu, Qiulan Liu, Mengdi Luo, Liang Xu, Cuifang Kuang, at Xu Liu. Kabilang sa kanilang mga institusyon ang Zhejiang University at Zhejiang Lab sa China.

Isang kumpanya sa sektor

Binanggit ang sumusunod na kumpanya bilang halimbawa sa industriya ng pag-iimbak ng datos. Hindi ito nangangahulugang lumahok ito sa pag-aaral o ginagamit na ang bagong pamamaraan sa mga produkto nito.

Seagate Technology Holdings

Nagbibigay ang Seagate Technology Holdings (STX ) ng mga storage device at kaugnay na serbisyo. Hindi sapat ang pag-aaral na ito lamang upang hulaan ang mga plano sa produkto, kita, o pagtaas ng presyo ng bahagi nito.

Pinakabagong balita tungkol sa Seagate Technology Holdings

Ano ang ipinakikita ng pananaliksik?

Sa pagsasama ng dalawang sinag at materyal na sensitibo sa liwanag, nakagawa ng pinong mga guhit at tumpak na tatlong-dimensiyong estruktura. Makabuluhang hakbang ito para sa pananaliksik sa paggawa ng bahaging optikal. Kailangan pa ng karagdagang pagsubok para matukoy ang panahon ng komersiyalisasyon at pagganap sa mga tapos na produkto. Basahin din ang iba pang artikulo tungkol sa nanoteknolohiya.

Sanggunian

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