Forskeres wobulationsteknik tillader 3D-print af mere sofistikerede mikrostrukturer

Flow-litografi er en litografisk metode til kontinuerligt at generere polymermikrostrukturer til forskellige applikationer såsom bioassays, lægemiddellevering, cellebærere, vævsteknologi og autentificering. Et team af forskere i Korea har demonstreret brugen af ​​en wobulationsteknik til at forbedre opløsningen af ​​flowlitografi producerede nanostrukturer.

Teknikken bruger en Digital Light Processing (DLP) projektor, svarende til dem, der bruges i projektions-tv, at generere litografiske mønstre. Ved at overlappe lavopløsningsrammer på DLP-projektoren kan der fremstilles en meget højere opløsningsramme. Teknikken beskrevet i denne uges journal, Anvendt fysik bogstaver , kunne forbedre 3-D-printerens ydeevne.

I hjertet af DLP-projektoren er en Digital Micromirror Device (DMD), en lille elektromekanisk enhed, som er fremstillet gennem en Micro Electro Mechanical System (MEMS) proces. DMD er i det væsentlige en række meget små, kontrollerbare spejle. Ved at reflektere UV-lys fra spejl-arrayet og dynamisk kontrollere hver pixel i arrayet, forskellige UV-mønstre projiceres.

Resolutionen, imidlertid, er strengt begrænset til pixelstørrelsen af ​​DMD. At øge opløsningen af ​​DMD til at matche opløsningen af ​​andre litografiske teknikker er en udfordring, der blev løst ved at bruge denne wobulationsteknik.

"Wobulation fungerer meget ligesom når to gennemsigtige, plaid baggrunde er stablet over hinanden, resultatet ville være en plaid med et tættere udseende, men plaidens firkantede form er stadig tydelig, " sagde Wook Park, en fysiker ved Kyung Hee University i Seoul, Sydkorea. "Hvis vi i stedet flytter det ene lag lidt i forhold til det andet, den ujævne kant af plaidmønsteret er meget mindre tydeligt. På nogenlunde samme måde, vi forsøgte bedre at definere den litografiske kant ved at eksponere et UV-mønster to gange, at forskyde den anden eksponering i forhold til den første, og ved at halvere eksponeringstiden for hvert lag. Ved at anvende denne wobulationsteknik opnåede vi en effekt, ligesom hvis et mønster med højere opløsning blev eksponeret for hele eksponeringstiden."

Der var flere fordele ved denne teknik. For eksempel, i fortiden høj, forstørrelseslinser blev brugt til at forbedre litografisk opløsning, men dette indsnævrede synsfeltet.

Med denne tilgang, opløsningen forbedres, mens det samme synsfelt bevares, reducere ruhed uden at reducere gennemløb.

Det næste skridt er at skabe mere komplekst, tredimensionelle hydrogelmikrostrukturer, der kan blive en tilpasset biofremstillingsplatform. Dette vil muliggøre udviklingen af ​​en 3-D printer, der kombinerer en mikrofluidisk enhed og 3-D printteknikker, giver mulighed for kontinuerligt at producere mikrobærere, inkorporering af biomaterialer. Anvendelse af wobulationsteknikken vil gøre det muligt for den DLP-baserede 3-D-printer at producere de mere sofistikerede mikrostrukturer, der er nødvendige for disse applikationer.

Holdet ser frem til at realisere potentialet i denne teknik. "En af de største udfordringer ved at udvikle 3D-printere er at forbedre opløsningen, " sagde Park. "Ved at anvende wobulation for at løse den udfordring, vi forventer at kunne forbedre ydeevnen af ​​allerede kommercialiserede DLP 3-D printere."