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德國Nanoscribe 微納3D打印應用領域及優(yōu)勢
光子器件應用是Nanoscribe公司的應用領域，其在生命科學中的應用，尤其是三維細胞技術也開始出現(xiàn)，并且越來越顯示出其巨大的應用前景。公司已經(jīng)把儀器出售給生物學家，這些生物學家設計了許多不同的三維結構以進行細胞的各種測試工作。與傳統(tǒng)的二維試驗相比，三維結構的細胞測試可以讓生物學家們了解細胞在人體內(nèi)部是如何工作的。例如，有人采用Nanoscribe的系統(tǒng)制備了柱狀結構支撐的蛛網(wǎng)狀納米結構，如圖1所示。其柱狀結構是剛性組織，細小的連接線結構可以發(fā)生變形，并且變形程度可測。當干細胞脫落到這種結構中時，會橫跨在蛛網(wǎng)結構上，從而引起蛛網(wǎng)結構的變形。生物學家就是利用這種變形來研究細胞是如何施加作用力的。例如，如果它們發(fā)現(xiàn)它們處于剛性的環(huán)境中，它們就會轉(zhuǎn)化成骨細胞。受次啟發(fā)，生物學家們可以通過控制干細胞所處的環(huán)境來達到分化細胞的目的。
在另一個生物學領域應用的例子中，一種類似于籃球狀的結構用于儲存單個細胞，這被用來研究細胞在相距多大距離的時候會發(fā)生相互作用。盡管這些結構非常復雜，但是生物學家們利用這一儀器只用三十分鐘就成功制作它們，因為這些結構非常小，生物學家們可以在同一基體上試驗各種參數(shù)。這樣通過組合研究摸索，可以很快找到***合適的制作參數(shù)。
Nanoscribe公司的微納3D打印系統(tǒng)很容易操作，即使只有很少甚至毫無物理學背景的用戶都可以操作。樣品托可以同時容納十個含有不同光刻膠和不同結構的基體，系統(tǒng)會自動加以編輯。但是并不是所有的客戶都可以設計自己的結構。為了解決這個問題，Nanoscribe公司同時為客戶提供設計服務，他們在這個領域具有多年的經(jīng)驗和技術。盡管很多客戶大都選用標準的光刻膠，但是也有一些場合需要特殊的材料。因此，Nanoscribe公司注冊并開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的光刻膠，尤其是以雙光子聚合效應為主的應用領域。基于雙光子聚合激光3D直寫提供了一種有效的解決方案，而且微納3D打印系統(tǒng)是目前實現(xiàn)納尺度3D打印*的一種技術。
不同于傳統(tǒng)的微立體光刻(是一種單光子微立體光刻工藝)，基于雙光子聚合激光直寫3D打印是基于雙光子聚合原理(或者多光子吸收，multiphoton-absorption)。
雙光子聚合是物質(zhì)在發(fā)生雙光子吸收后所引發(fā)的一種光聚合過程，雙光子吸收是指物質(zhì)的一個分子同時吸收兩個光子，雙光子吸收的發(fā)生主要在脈沖激光所產(chǎn)生的*激光焦點處，光路上其它地方的激光強度不足以產(chǎn)生雙光子吸收，并且由于所用光波長較長，能量較低，相應的單光子吸收過程不能發(fā)生。