Novu tehniku dvofotonske polimerizacije razvili su znanstvenici sa Sveučilišta Purdue u Sjedinjenim Državama. Ova tehnologija pametno spaja dva lasera, uz pomoć tehnologije 3D printanja, u slučaju femtosekundnog lasera snage smanjene za 50 posto, ispisujući složenu 3D strukturu visoke rezolucije. Pomaže u smanjenju troškova procesa 3D ispisa visoke razlučivosti, čime se dodatno proširuje raspon primjena. Istraživački rad objavljen je u posljednjem broju časopisa Optics Express.
Dvofotonska polimerizacija je napredna tehnologija aditivne proizvodnje koja se usredotočuje na upotrebu femtosekundnih lasera za ispis materijala u preciznom 3D. Iako je tehnologija izvrsna u stvaranju mikrostruktura visoke razlučivosti, njezina visoka cijena bila je prepreka njezinoj širokoj upotrebi.
U svjetlu ovoga, tim je kreativno kombinirao relativno jeftin laser koji emitira vidljivo svjetlo s femtosekundnim laserom koji emitira infracrvene impulse, smanjujući snagu femtosekundnog lasera za 50 posto. Ovaj inovativni pristup učinkovito smanjuje troškove ispisa pojedinačnih dijelova.
Nova metoda kombinira jednofotonsku apsorpciju 532-nanometarskog nanosekundnog lasera s pristupom dvofotonske apsorpcije 800-nanometarskog femtosekundnog lasera. Kako bi se postigla optimalna ravnoteža između dva laserska ispisa, tim je konstruirao i novi matematički model kako bi stekao dublje razumijevanje uključenih fotokemijskih procesa i točno izračunao sinergističke učinke dvofotonskih i jednofotonskih ekscitacijskih procesa, osiguravajući tako da se idealni rezultati ispisa ipak mogu postići pri nižim femtosekundnim snagama lasera.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da za 2D strukture nova metoda smanjuje snagu potrebnu za femtosekundni laser za 80 posto; za 3D strukture, smanjuje se za oko 50 posto.
Tim je rekao da tehnologija 3D ispisa visoke razlučivosti ima široke izglede za primjenu, uključujući ali ne ograničavajući se na proizvodnju 3D elektroničkih uređaja, razvoj mikro-robota u biomedicinskom polju i konstrukciju 3D struktura ili skela za tkivni inženjering .
Ukratko, femtosekundni laserski 3D ispis je fotokemijska reakcija koja se odvija u vrlo malom volumenu za izgradnju finih 3D struktura. To je vrhunska tehnologija u modernoj aditivnoj proizvodnji, ali ima ograničenja u pogledu brzine ispisa i potrošnje energije. Sada je tim prešao granicu troškova ispisivanjem struktura visoke razlučivosti s upola manjom snagom. Najvrednije od svega je to što se ova nova tehnologija može lako integrirati u postojeće sustave femtosekundnog laserskog 3D ispisa, što dovodi do brže realizacije aplikacija u biomedicini, mikrorobotici, mikrooptici i mnogim drugim područjima.
