工程师用3D打印机创造玻璃和晶体纳米结构

电子工业是建立在硅上的:微处理器的基本半导体衬底。自上而下的半导体制造存在一定的局限性，本研究试图使用自下而上的方法解决这一问题，利用增材制造。

“用传统的光刻技术制作复杂的三维几何是非常困难的，”材料科学专家、该研究的主要作者楼俊教授说自然材料研究。“它也不是很环保，因为它需要很多化学物质和很多步骤。即使付出了那么多努力，有些结构还是无法用这些方法做出来。

“原则上，我们可以打印任意的3D形状，这对于制造奇异的光子设备来说是非常有趣的。这就是我们想要证明的。”

Lou的实验室使用双光子聚合过程和复杂的3D打印机创建了线条宽度只有几百纳米的结构，比可见光的波长还要小。工程师们为此发明了一种独特的墨水。他们用掺杂了聚乙二醇的二氧化硅纳米球制造出了树脂，使它们变得可溶。

激光通过促使墨水吸收两个光子来“书写”这些线条，从而引发材料的自由基聚合。

莱斯大学毕业生、联合第一作者张博宇解释说:“正常的聚合包括聚合物单体和光引发剂:吸收光并产生自由基的分子。

“在我们的过程中，光引发剂同时吸收两个光子，这需要大量的能量。只有一个非常小的能量峰值才会引起聚合，而且只发生在一个非常小的空间里。这就是为什么这个过程可以让我们超越光的衍射极限。”

打印后，结构通过高温烧结固化，消除所有聚合物，留下无定形玻璃或多晶方石英。当加热时，材料会经历从玻璃到晶体的阶段;温度越高，晶体越有序。

Lou的实验室还证明了该材料可以掺杂各种稀土盐，这使得结构光致发光:对于定制光学应用来说是一种有价值的适应。

接下来，工程师们将进一步完善这一过程，目标是在分辨率小于10纳米的情况下创建细节。