나노기술 및 정책 정보

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● 독일 Karlsruhe Institute of Technology와 Heidelberg University 공동연구팀이 저렴하고 작은 청색 레이저 다이오드를 적용하여 나노구조용 3D 레이저 프린터의 소형화에 성공

● 레이저 프린팅은 모든 프린팅 방식 중 가장 높은 해상도와 매우 빠른 인쇄속도를 제공하므로 3D 프린팅을 이용한 적층 제조의 주된 방법으로 적용되고 있음.

● 현재 레이저 프린팅은 3D 프린팅에 의한 적층 제조 방식을 주로 활용하고 있으며, 그 이유는 모든 방식 중 가장 높은 해상도와 빠른 인쇄 속도이기 때문임.

● 레이저 프린팅시 집속된(focused) 레이저 빔은 물질을 국부적으로 경화시키는 화학 반응을 일으키는데 이때 두 개의 광자가 동시에 분자를 여기시켜 원하는 화학적 변형을 일으키지만 광자를 동시에 여기시키는 것이 매우 어려워 복잡한 펄스 레이저 시스템을 적용해야 하므로 레이저 프린터가 대형화됨.

● 연구팀은 첫 번째 광자가 분자를 중간 상태로 전환하는 단계와 두 번째 광자가 중간 상태의 분자를 원하는 여기 상태(excited state)로 전환하여 화학 반응을 일으키는 단계로 구성된 2단계 공정을 개발하여 3D 레이저 프린터의 소형화에 성공

● 연구팀이 개발한 레이저 프린터의 경우 레이저 출력이 기존 레이저 프린터에 비해 훨씬 낮지만 특정 포토레지스트가 필요하며 특정 포토레지스트 개발에 다년간 노력

● 연구팀은 3D 레이저 나노프린터의 다른 구성 요소들을 소형화하기 위한 연구를 수행할 예정

※ 용어설명

- 2광자 흡수(two-photon absorption): 물질이 2개의 광자를 동시에 흡수하는 것

※ Nature Photonics 게재(2021.11.29.), “Two-step absorption instead of two-photon absorption in 3D nanoprinting”