基于激光的3D打印:推进光学显微镜的强大工具
发布时间：2024-08-22 15:27:16 阅读数： 157
该三维微器件由改进的盖盖和先进MPL制造的微球组成。它可以提高横向分辨率，超过传统光学所能达到的水平。来源:Gordon Zyla, Göran Maconi, Anton Nolvi, Jan Marx, Dimitra Ladika, Ari Salmi, Vasileia Melissinaki, Ivan Kassamakov和Maria Farsari
今天，光学显微镜是在各种多学科领域中最广泛使用的方法之一，用于小尺度地检查物体、生物体或表面。然而，它的横向分辨率基本上受到光衍射的限制，随着对更高分辨率需求的增长，使用传统透镜的限制变得越来越重要。
在光学显微镜的最后一个成像透镜后面集成一个介电微球，为显著提高横向分辨率提供了一个有前途的解决方案，这是一个被称为微球辅助显微镜的研究领域。然而，在实践中，商用电介质微球的使用有很大的局限性。
正确处理微球需要繁琐的工作流程，而且市售电介质微球的尺寸也受到限制。这些挑战阻碍了微球辅助显微镜作为昂贵的显微镜解决方案(如扫描电子显微镜或原子力显微镜)的成本效益替代品的广泛应用。
在《光:先进制造》杂志上发表的一篇新论文中，来自电子结构和激光研究所(hellas研究与技术基金会)、赫尔辛基大学和波鸿鲁尔大学的科学家们开发了一种利用激光3D打印制造高质量微球的新策略。这种方法利用多光子光刻技术(MPL)，可以在微纳米尺度上无掩模地生产真正的3D结构。
此外，由于MPL的非线性特性，通过在整个打印过程中局部细化激光强度，可以显著提高其精度。通过将这种复杂的方法与先进的孵化和切片策略相结合，该团队成功地制造了直径为20 μ m的微球，具有近乎完美的几何质量(λ/8)和卓越的表面光滑性。最终，微球被打印在盖盖上，盖盖的中心有一个孔，用飞秒激光烧蚀处理。这种改进的盖盖和微球的组合构成了一个3D微设备，可以灵活地操纵球体，并有可能集成到任何光学显微镜中。利用mirau型相干扫描干涉仪(MCSI)和分辨率为λ = 0.28的校准网格，对微球与三维微器件结合后的性能进行了评估。因此，球体的光学特性超过了传统镜片在可见光下的典型分辨率限制，同时保持了MSCI的高轴向分辨率。
仅在8分钟内制造，包括盖盖的修改和球体的制造，3D微型设备强烈表明其作为现实世界解决方案的适用性。此外，MPL的独特功能使探索创新的微光学结构和系统能够进一步提高二维和三维光学显微镜的横向分辨率。
展望未来，科学家们强调了MPL在这一领域应用的众多可能性，强调了它在经济有效地开发定制设计设备方面的巨大潜力，这些设备可以提高任何光学显微镜的分辨率。
