나노기술 및 정책 정보

• 목록

독일의 카를스루에 공과대학교(KIT, Karlsruhe Institute of Technology)과 하이델베르그 대학교(Heidelberg University) 연구팀이 2 광자 마이크로 프린팅을 위한 포토레지스트를 개발했음. 현재 나노범위의 캐비티를 가진 3 차원 폴리머 미세구조를 생성하는 데 처음으로 사용되었음. 연구팀은 인쇄 중에 다공성을 제어하는 ​​방법과 이것이 미세구조의 광산란 특성에 어떤 영향을 미치는지 보고하였음. 포토레지스트는 소위 2 광자 리소그래피를 통해 가장 작은 미세구조를 3 차원으로 인쇄하는 데 사용됨. 인쇄 중에 레이저 빔은 초기 액체 포토 레지스트를 통해 모든 공간 방향으로 이동함. 포토레지스트는 레이저 빔의 초점에서만 경화됨. 이런 방식으로 조금씩 복잡한 미세구조를 만들 수 있음. 두 번째 단계에서는 용매를 사용하여 레이저 빔에 의해 경화되지 않은 영역을 제거함으로써 마이크로 미터 및 나노 미터 범위의 복잡한 폴리머 아키텍처를 만들게 됨. 2 광자 중합(또는이 공정에 기반한 2 광자 마이크로 프린팅)은 특히 단일 생물학적 세포 실험을 위한 마이크로 광학, 소위 메타물질 및 마이크로 스캐폴드의 생산과 관련하여 수년 동안 광범위하게 연구되었음. 응용 프로그램의 범위를 확장하려면 새로운 인쇄 가능한 재료가 필요함. 이것이 바로 KIT와 하이델베르그 대학의 3D MM2O (Cluster of Excellence 3-D Matter Made to Order)에 관련된 연구팀의 출발점임. KIT의 물리학자이자 이 연구의 주요 저자인 Frederik Mayer는 기존 포토레지스트의 도움으로 투명한 비정질 폴리머만 인쇄할 수있었다고 함. 새로운 포토레지스트는 처음으로 다공성 나노 폼으로부터 3 차원 미세구조의 프린팅을 가능하게함. 이 폴리머 폼은 30 ~ 100nm 크기의 공동을 가지고 있으며 공기로 채워져 있음. '흰색' 재료를 인쇄할 수 있는 3D 레이저 마이크로 프린팅을 위한 포토레지스트는 없었음. 다공성 달걀 껍질에서와 마찬가지로 다공성 나노 아키텍처의 많은 작은 공기구멍으로 인해 흰색으로 보임. 백색 입자를 기존의 포토레지스트에 혼합하면 이 효과가 나타나지 않음. 인쇄하는 동안 포토레지스트가 (빨간색) 레이저 빔에 대해 투명해야하기 때문임. Mayer는 "우리의 포토레지스트는 인쇄하기 전에는 투명하지만 인쇄된 물체는 흰색이고 반사율이 높습니다."라고 말함. Karlsruhe와 Heidelberg의 연구자들은 Ulbricht 구(광학 구성 요소)를 머리카락처럼 미세하게 인쇄하여 이를 입증했음.

새로운 응용 분야를 여는 또 다른 요인은 다공성 물질의 내부 표면적이 매우 크다는 것임. 가장 작은 공간에서의 여과 공정, 고도의 발수성 코팅 또는 생물학적 세포 배양에 유용 할 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ (“3D Two‐Photon Microprinting of Nanoporous Architectures”) 지에 게재됨