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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(shù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)支撐的蛛網(wǎng)狀納米結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其柱狀結(jié)構(gòu)是剛性組織，細小的連接線結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中時，會橫跨在蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)上，從而引起蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。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(shù)。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(quán)的光刻膠，尤其是以雙光子聚合效應為主的應用領域?；陔p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(shù)。
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。