双光子聚合三维微纳米加工系统

双光子聚合是物质在发生双光子吸收后所引发的光聚合过程。双光子聚合利用了双光子吸收过程对材料穿透性好、空间选择性高的特点，在三维微加工、高密度光储存及生物医疗领域有着巨大的应用前景。近年来已成为全球高新技术领域的一大研究热点。德国Nanoscribe公司的Photonic Professional GT系列是世界上公认的目前打印精度最高的微纳 3D 打印机，其运用的 双光子聚合技术 (Two-Photon Polymerizatio，TPP)是一种“纳米光学”3D打印方法。常见的3D打印设机工作原理都是分层制造，层与层之间的精度很受限，这使得3D打印机难以制造低粗糙度、高精度的器件，如各种光学元件、微纳尺度的结构器件等等。而德国Nanoscribe公司的基于双光子聚合技术的3D打印设备为亚微尺度和纳尺度结构制造提供了一种有效的解决方案。与传统的单光子聚合的SLA打印机技术相比，双光子聚合技术的原理是通过将激光聚焦在光敏树脂内，计算机控制移动纳米位移台，使得焦点经过的位置固化光敏树脂，在≤ 100 mm/s的高速扫描下实现160nm最低横向打印线宽，而粗糙度可保持在≤20nm，从而可以打印任意形状的三维物体。换句话说双光子聚合3D打印技术比传统光固化成型技术精确度高了几百倍，打印出来的东西比细菌还小。TPP技术是现在市面精度最高的3D打印技术。TPP技术广泛应用于微光学，微电子，微流控，微器件，生命科学等领域，它给3D打印从业者和科学家提供了一种强有力的解决方案，来设计和加工多种多样的微纳结构。现在Nanoscribe客户遍布全球30个国家，超过1500名用户。全球前十顶尖大学中已经多所正在使用Nanoscribe3D打印机。这些大学包含哈佛大学、加州理工学院、牛津大学伦敦帝国学院和苏黎世联邦理工学院等等。在科研领域，Nanoscribe 的系列3D打印设备帮助推动着研究者们高端创新科技领域的探究。Nanoscribe 在2017年底在上海成立了中国分公司 - 纳糯三维科技（上海）有限公司，加强了德国高新技术在中国的销售推广。在巩固并扩大了现有业务关系的同时拓展了售后服务范围，更好的为亚太地区客户提供专业技术支持。更多技术咨询可联系纳糯三维科技（上海）有限公司 销售技术团队

Quantum X shapeReshaping precision，output，usabilityQuantum X shape是Nanoscribe推出的全新高精度3D打印系统，用于快速原型制作和晶圆级批量生产，以充分挖掘3D微纳加工在科研和工业生产领域的潜力。作为2019年推出的第一台双光子灰度光刻 (2GL ® ) 系统Quantum X的同系列产品，Quantum X shape提升了3D微纳加工能力，即完美平衡精度和速度以实现高精度增材制造，以达到最高水平的生产力和打印质量。作为一款真正意义上的全能机型，该系统是基于双光子聚合技术（2PP）的专业激光直写系统，可为亚微米精度的2.5D和3D物体的微纳加工提供极高的设计自由度。Quantum X shape可实现在6英寸的晶圆片上进行高精度3D微纳加工。这种效率的提升对于晶圆级批量生产尤其重要，这对于科研和工业生产领域应用有着重大意义。总而言之，该系统拓宽了3D微纳加工在多个科研领域和工业行业应用的更多可能性（如生命科学、材料工程、微流体、微纳光学、微机械和微电子机械系统（MEMS）等）。作为Nanoscribe的新型高精度3D打印系统，Quantum X shape可自由设计几乎任何2.5D或3D形状的结构，并提供大尺寸高质量结构制作。Reshaping precision.作为已被工业界认可的Quantum X平台的二代加工系统，Quantum X shape在3D微纳加工领域无与伦比的精度，比肩于Nanoscribe公司在表面结构应用上突破性的双光子灰度光刻(2GL ® )。全新的Quantum X shape的高精度有赖于其最高能力的体素调制比和超精细处理网格，从而实现亚体素的尺寸控制。此外，受益于双光子灰度光刻对体素的微调，该系统在表面微结构的制作上可达到超光滑，同时保持高精度的形状控制。双光子聚合（2PP）是一种可实现最高精度和完全设计自由度的增材制造方法。而作为同类最佳的3D微加工系统Quantum X shape具有下列优异性能：在所有空间方向上低至 100 纳米的特征尺寸控制，适用于纳米和微米级打印制作高达 50 毫米的目标结构，适用于中尺度打印左图：机械器件的快速高精度小批量生产。200个结构的通宵产量右图：使用Nanoscribe微纳加工技术制作的3D微针，轻松实现具有高纵横比，形状精度和锋利边缘的不同设计变化Reshaping output.高速3D微纳加工系统Quantum X shape可实现一流形状精度和高精度制作。这种高质量的打印效果及产量是结合了最先进的振镜系统和智能电子系统控制单元的结果，同时还离不开工业级飞秒脉冲激光器以及平稳坚固的花岗岩操作平台。Quantum X shape具有先进的激光焦点轨迹控制，可操控振镜加速和减速至最佳扫描速度，并以 1 MHz 调制速率动态调整激光功率。Quantum X shape 带有独特的自动界面查找功能，可以以低至 30 纳米的精度检测基板表面。这种在最高扫描速度下的纳米级精度体现，再加上自校准程序，可在最短的时间内实现可靠和准确的打印，为 3D 微纳加工树立了新标杆。这些优异的性能使Quantum X shape 成为快速原型制作和应用于微纳光学、微流体、材料表面工程、MEMS 等其他领域中晶圆级规模生产的理想工具。Reshaping usability.通过系统集成触控屏控制打印文件来大大提高实用性。通过系统自带的nanoConnectX软件来进行打印文件的远程监控及多用户的使用配置，实现推动工业标准化及基于晶圆批量效率生产。Quantum X shape作为具备光敏树脂自动滴配功能的直立式打印系统，非常适合标准6英寸晶圆片工业批量加工制造。用户还可以通过设备的集成触控屏直接或远程访问Quantum X shape打印系统来控制打印作业。通过远程访问软件nanoConnectX ，用户可以看到触控屏的显示选项并操控所有功能，实现从任何地方启动、监控和控制连接打印系统的打印作业进程。这使得整个小组成员（例如研究小组或部门所有成员）均可在个人电脑访问打印系统。实现了最低限度减少实验室准备时间，简化并提高整个制备、执行和监控打印作业效率，并在共享系统时大大提升团队协作。nanoConnectX远程访问软件实现任意电脑连接到Quantum X shape系统进行远程执行，检查和控制整个打印作业。了解更多相关应用，欢迎联系Nanoscribe中国子公司纳糯三维科技（上海）有限公司

中科院理化技术研究所段宣明团队、日本理化学研究所河田聪团队通过合作，近日在利用飞秒激光多光子纳米加工技术进行三维微纳结构制备的研究中获得重要进展，成功突破了光学衍射极限，实现了纳米尺度的三维金属纳米结构加工。 近年来，利用飞秒激光直写技术进行三维纳米结构加工，已成为一个广泛受到关注的研究工作。该研究团队利用基于非线性光学原理的飞秒激光多光子直写纳米加工技术，突破衍射极限，利用多光子聚合反应成功地获得纳米尺度加工分辨率，并实现了功能性纳米复合材料的三维微纳结构加工。 金属纳米材料与结构在电子信息、生物检测等多个领域有重要应用前景，但是加工制备具有各种金属三维纳米结构，仍然是目前国际上研究开发的热点与难点。在利用飞秒激光多光子三维纳米加工技术进行金属纳米结构加工的研究中，加工分辨率长期徘徊在微米至亚微米尺度范围，未能实现突破光学衍射极限的纳米尺度加工。针对飞秒激光多光子还原制备金属纳米结构过程中，金属纳米粒子在激光作用下易于生长成为大块晶体的问题，研究团队提出了利用表面活性剂限制金属纳米材料生长，以获得三维金属纳米结构的思路。他们在硝酸银水溶液中添加了含有肽键的羧酸盐阴离子表面活性剂，使多光子光化学还原的银纳米粒子由微米及亚微米尺度不均一分布，成为尺寸约20纳米的均一分布，获得了仅为约激光波长六分之一的120纳米线宽的银纳米线，成功地突破光学衍射极限，实现了纳米尺度加工与三维金属纳米结构的加工。同时，激光加工所用功率也由数十毫瓦降低到了一毫瓦以下，为进行金属纳米结构的多光束平行快速加工奠定了技术基础。该项研究工作成果发表在5月18日出版的Small上。该研究工作所展示的任意三维金属纳米结构加工能力，使飞秒激光多光子三维纳米加工技术具备了在微纳电子器件的三维金属纳米布线与三维金属T型栅、人工介质材料、亚波长等离子光学器件、表面等离子生物传感器及太阳能三维纳米电极等纳米器件制备中获得广泛应用的可能性。 中国科学院、科技部国际科技合作计划、日本科学技术振兴机构对该研究工作给予了支持。