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剖面图显示了200纳米以下分辨率的二氧化硅结构的双光子打印过程。莱斯大学(Rice University)的材料科学家们表示,这项技术可以用于打印微型电子、机械和光子器件。(图片来源:张伯玉/莱斯大学)
剖面图显示了200纳米以下分辨率的二氧化硅结构的双光子打印过程。莱斯大学(Rice University)的材料科学家们表示,这项技术可以用于打印微型电子、机械和光子器件。(图片来源:张伯玉/莱斯大学)

抽象的:
米饭大学的工程师,现在可以编织复杂的晶体或玻璃的显微镜图案。

纳米级格从3D打印机流动:米饭大学工程师为电子产品,光子学创造玻璃和水晶纳米结构

发布于2021年10月15日

大米材料科学家正在用精密的3D打印机制造二氧化硅的纳米结构,演示一种从下向上制造微型电子、机械和光子器件的方法。这些产品可以被掺杂,它们的晶体结构可以被调整以适应不同的应用。

由Jun Lou的研究领导,材料科学教授和乔治R. Brown Engineering of Engineering院校,出现在自然材料中。

电子工业是建立在硅的基础上的,硅是几十年来用于微处理器的基本半导体衬底。赖斯的研究从另一个角度解决了自上而下制造的局限性。

卢说:“用传统的光刻技术制作复杂的三维几何图形是非常困难的。”它也不是很环保,因为它需要很多化学物质和很多步骤。即使付出了这么多努力,有些结构还是无法用这些方法来构建。

�在原理中,我们可以打印任意3D形状,这对于制造异国情调的光子器件来说可能非常有趣,�他说。��我们试图演示的东西。

该实验室使用双光子聚合工艺来打印只有几百纳米宽的结构,比光的波长还小。vwin徳赢官网激光通过促使墨水吸收两个光子来书写线条,从而引发材料的自由基聚合。

�普通聚合涉及聚合物单体和光引发剂,即吸收光并产生自由基的分子,�莱斯大学研究生、该研究的联合作者张博宇(Boyu Zhang)说。该过程通常在3D打印、涂料固化和牙科应用中使用紫外线。

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,他说。这种能量的一个非常小的峰引起聚合,而且只在非常小的空间内。这就是为什么这个过程可以让我们超越光的衍射极限

印刷过程需要莱斯实验室开发一种独特的油墨。张和莱斯大学校友、联合首席作者谢文文创造了含有二氧化硅纳米球的树脂,其中掺杂了聚乙二醇,使其易于溶解。

印刷后,通过高温烧结固化该结构,其消除了来自产物的所有聚合物,留下无定形玻璃或多晶ristobalite。�加热时,材料通过玻璃到晶体的阶段,温度越高,晶体的越多,�娄说。

该实验室还证明了掺杂具有各种稀土盐的材料,使产品光致发光,光学应用的重要性质。Lab�s下一个目标是改进该过程以实现亚10纳米分辨率。

论文的共同作者是莱斯大学助理研究教授郭华,研究科学家高冠辉和张翔,校友赵玉顺和研究生方奇艺和Christine Nguyen;北京清华大学水稻校友范晔;休斯敦大学校友Yue Shuai,现为中国科学院博士后研究员;以及休斯顿大学(University of Houston)电子与计算机工程教授鲍继明(Jiming Bao)。

共同主体调查人员是大米校友Weipeng Wang,现在是中国清华大学教授;和米饭·雅各布·罗宾逊,电气计算机工程和生物工程副教授,以及材料科学系主任,普莱克尔Ajayan,本杰明M.和工程学教授·工程学教授和玛丽格林伍德安德森教授。

Welch Foundation(C-1716,E-1728)支持了研究。

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关于赖斯大学
赖斯大学位于休斯顿,占地300英亩,校园内树木繁茂。在《美国新闻与世界报道》(U.S. News & World Report)的美国大学排名中,莱斯大学一直名列前20名。莱斯拥有建筑、商业、继续研究、工程、人文、音乐、自然科学和社会科学等备受尊敬的学院,同时也是贝克公共政策研究所的所在地。莱斯大学有4052名本科生和3484名研究生,本科生与教师的比例不到6比1。它的住宿学院体系建立了紧密的社区和终生的友谊,这也是为什么莱斯大学在种族/阶级互动和生活质量方面被《普林斯顿评论》(Princeton Review)评为第一的原因之一。在Kiplinger的《个人理财》杂志中,赖斯大学也被评为私立大学中最有价值的大学。

通过Twitter @RiceUnews遵循稻米新闻和媒体关系。

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713-348-6775


迈克威廉姆斯
713-348-6728

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纳米材料,纳米力学和Nanodevices Lab(Lou Group):

材料科学与纳米工程系:

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