Pequeñas impresiones 3D de vidrio realizadas con un proceso de impresión 3D de dos fotones único [Fuente: Rice]
Investigadores de la Universidad de Rice han desarrollado un enfoque único para la impresión 3D de estructuras extremadamente pequeñas y complejas en vidrio.
Es bastante difícil imprimir objetos en 3D a nanoescala por razones obvias, pero se ha hecho con ciertos materiales. Sin embargo, la geometría de estas impresiones suele ser bastante simple, como lentes o piezas mecánicas. Sin embargo, la impresión 3D se utiliza mejor para crear piezas con geometrías complejas que no se pueden producir con otros procesos de fabricación, y eso ha sido difícil a nanoescala.
La nueva investigación parece poder hacerlo utilizando una combinación de procesos.
Impresión 3D de dos fotones [Fuente: Rice]
Los investigadores utilizaron por primera vez la polimerización de dos fotones. Este es un proceso en el que los láseres disparan a través de una resina transparente de tal manera que se produce una intersección de energía en el punto deseado en el espacio 3D. Si bien la energía viaja a través de la resina, es insuficiente para desencadenar la polimerización, excepto en el punto de intersección, donde la energía excede el umbral necesario.
Este proceso se ha utilizado en otros lugares para producir objetos poliméricos a escalas extremadamente pequeñas.
Aquí es donde comienzan las diferencias. Los investigadores mezclaron la resina de fotopolímero con esferas de dióxido de silicio de tamaño nanométrico, dopadas para garantizar que fueran solubles en la resina.
A medida que la resina se solidifica, algunas de estas esferas quedan atrapadas en la parte sólida de la impresión.
Cuando se completa la impresión, la parte «verde» se coloca en un horno de sinterización de muy alta temperatura. Esto hace que el polímero se evapore y las partículas de dióxido de silicio se fusionen para formar un material sólido similar al vidrio.
Descubrieron que el proceso podía lograr una resolución extremadamente fina, incluso más pequeña que el tamaño de la longitud de onda de la luz. Esto se debe al hecho de que el pico de energía generado al cruzar los láseres es bastante pequeño.
Recuerde que en las típicas impresoras 3D basadas en resina, la resolución máxima sería el tamaño del punto láser, que es mucho más grande que el ancho de la longitud de onda. Este proceso ciertamente puede lograr una resolución extrema.
Los investigadores descubrieron que podían mezclar otros productos químicos para proporcionar propiedades diferentes. Por ejemplo, usaron sales de tierras raras para hacer que el material fuera fotoluminiscente.
Al parecer, continúan la investigación en un intento de ajustar el método para lograr resoluciones de menos de 10 nanómetros. Para poner eso en perspectiva, eso es 0.00001 mm, una longitud muy pequeña de hecho.
Este proceso recuerda mucho al enfoque de Glassomer para la impresión 3D de vidrio. La empresa produce una resina de fotopolímero cara que se puede utilizar en cualquier impresora 3D SLA o MSLA. Es una resina que está compuesta por un 60% de nanopartículas de vidrio. Después de imprimir objetos, se pueden sinterizar para producir verdaderos objetos de vidrio.
Parece que los investigadores han utilizado un enfoque muy similar, excepto por el uso de impresión de dos fotones en lugar de SLA o MSLA convencionales.
El nuevo proceso debería permitir la producción de muchos tipos diferentes de diminutos dispositivos ópticos. Estos podrían ser útiles en comunicaciones, energía u otras aplicaciones.
A través de Rice and Nature Materials
