Imaging sonde trykt på spidsen af ​​optisk fiber

Kombinerer hastighed med utrolig præcision, et team af forskere og industribrugere i Molecular Foundry udviklede en måde at udskrive ekstremt små enheder på spidsen af ​​en glasfiber så tynd som et menneskehår. Disse små enheder klemmer og manipulerer lyset præcist på måder, som konventionel optik ikke kan opnå. Holdets tilgang, kaldet fiber nanoimprinting, bygger tip 30 gange hurtigere end nutidens skulpturelle tilgang. Opskaleringsvejen er at udskrive mange tips i stedet for at forme individuelle tips.

Lille optik kan hjælpe med at forbedre designet af solceller, lægemidler og halvledere. Fiber nanoimprinting fremskynder produktionen af ​​nano-optik fra flere om måneden til flere om dagen. Teknikken åbner døren for masseproduktion af nano-optiske enheder til udbredt brug.

Nano-optik har potentiale til at blive brugt til billeddannelse, fornemmelse, og spektroskopi, og kunne hjælpe forskere med at forbedre solceller, designe bedre lægemidler, og lave hurtigere halvledere. En stor hindring for teknologiens kommercielle brug, imidlertid, er dens tidskrævende produktionsproces. Den nye fremstillingsmetode, kaldet fiber nanoimprinting, kunne frakoble denne flaskehals. Det blev udviklet af forskere ved Molecular Foundry i partnerskab med brugere fra Hayward, CA-baseret aBeam Technologies.

Deres arbejde bygger på Campanile -sonden, som blev udviklet af Molecular Foundry forskere for fire år siden og muliggør spektroskopisk billeddannelse med en opløsning 100 gange større end konventionel spektroskopi. Fremstilling af Campanile sonder har været delvidenskab og del kunst. Det samme gælder for andre nano-optiske enheder, såsom mikroskopiske linser og strålesplittere, som deler en lysstråle i flere. Disse enheder kræver fræsning af en 3-D-form med sub-100-nanometer skala funktioner på spidsen af ​​en sprød fiber, hvilket er meget vanskeligere end at fremstille en nanostruktur på en flad overflade såsom en skive.

Det er her fibernanoimprinting kommer ind. Dets første trin er det mest tidskrævende:forskere skaber en form med de præcise dimensioner af den nano-optiske enhed, de vil udskrive. For Campanile -sonden, dette betyder en form af sondens nanoskala funktioner, inklusive de fire sider og den lysemitterende 70-namometer-brede kløft i toppen af ​​pyramiden. Efter at formen er oprettet, den fyldes med en særlig harpiks og placeres derefter oven på en optisk fiber. Infrarødt lys sendes gennem fiberen, som gør det muligt for forskerne at måle den nøjagtige opstilling af formen i forhold til fiberen. Hvis alt tjekker ud, ultraviolet lys sendes gennem fiberen, som hærder harpiksen. Et sidste metalliseringstrin dækker sondens sider med guldlag. Resultatet er en hurtigt udskrevet - ikke omhyggeligt skulpturel - Campanile -sonde. Ved at gøre dette igen og igen, holdet kan lave en sonde hvert par minutter.