Una nuova tecnica di polimerizzazione a due fotoni è stata sviluppata dagli scienziati della Purdue University negli Stati Uniti. Questa tecnologia combina in modo intelligente due laser, con l'aiuto della tecnologia di stampa 3D, nel caso della potenza laser a femtosecondi ridotta del 50 percento, stampando una complessa struttura 3D ad alta risoluzione. Aiuta a ridurre il costo dei processi di stampa 3D ad alta risoluzione, ampliando ulteriormente la gamma di applicazioni. Il documento di ricerca è pubblicato nell'ultimo numero della rivista Optics Express.
La polimerizzazione a due fotoni è una tecnologia di produzione additiva avanzata che si concentra sull'uso di laser a femtosecondi per stampare materiali in 3D precisi. Sebbene la tecnologia sia eccellente nel creare microstrutture ad alta risoluzione, il suo costo elevato è stato un ostacolo al suo utilizzo diffuso.
Alla luce di ciò, il team ha combinato in modo creativo un laser relativamente economico che emette luce visibile con un laser a femtosecondi che emette impulsi a infrarossi, riducendo la potenza del laser a femtosecondi del 50 percento. Questo approccio innovativo riduce efficacemente il costo di stampa delle singole parti.
Il nuovo metodo combina l'assorbimento di un singolo fotone di un laser a nanosecondi 532-nanometro con l'approccio di assorbimento di due fotoni di un laser a femtosecondi 800-nanometro. Per raggiungere l'equilibrio ottimale tra le due stampe laser, il team ha anche costruito un nuovo modello matematico per ottenere una comprensione più approfondita dei processi fotochimici coinvolti e per calcolare con precisione gli effetti sinergici dei processi di eccitazione a due fotoni e a un fotone, garantendo così che i risultati di stampa ideali possano ancora essere ottenuti a potenze laser a femtosecondi inferiori.
I risultati sperimentali mostrano che per le strutture 2D il nuovo metodo riduce la potenza richiesta dal laser a femtosecondi dell'80%; per le strutture 3D la riduzione è di circa il 50%.
Il team ha affermato che la tecnologia di stampa 3D ad alta risoluzione ha ampie prospettive di applicazione, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, la fabbricazione di dispositivi elettronici 3D, lo sviluppo di microrobot nel campo biomedico e la costruzione di strutture o impalcature 3D per l'ingegneria tissutale.
La stampa 3D laser a femtosecondi, in breve, è una reazione fotochimica che avviene in un volume molto piccolo per costruire strutture 3D fini. È una tecnologia all'avanguardia nella moderna produzione additiva, ma ha delle limitazioni in termini di velocità di stampa e budget energetico. Ora, il team ha superato la barriera dei costi stampando strutture ad alta risoluzione a metà della potenza. Ancora più prezioso, questa nuova tecnologia può anche essere facilmente integrata nei sistemi di stampa 3D laser a femtosecondi esistenti, portando a una più rapida realizzazione di applicazioni in biomedicina, microrobotica, microottica e molti altri campi.
