Micro-Lisa:Gør et mærke med ny laserskrivning i nanoskala

Højeffektlasere bruges ofte til at modificere polymeroverflader for at fremstille højteknologiske biomedicinske produkter, elektronik og datalagringskomponenter.

Nu har forskere fra Flinders University opdaget en lysreagerende, billig svovlafledt polymer, der er modtagelig for lasere med lav effekt, synligt lys – som lover en mere overkommelig og sikrere produktionsmetode inden for nanoteknologi, kemividenskab og mønstre af overflader i biologiske applikationer.

Detaljer om det nye system er netop blevet offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition, med en laser-ætset version af det berømte "Mona Lisa"-maleri og mikro-Braille-tryk, der er endnu mindre end et nålehoved.

"Dette kunne være en måde at reducere behovet for dyrt, specialiseret udstyr, herunder højeffektlasere med farlig strålingsrisiko, og samtidig bruge mere bæredygtige materialer. For eksempel er nøglepolymeren lavet af billigt elementært svovl, en industriel biprodukt og enten cyclopentadien eller dicyclopentadien," siger Matthew Flinders professor i kemi Justin Chalker, fra Flinders University.

"Vores undersøgelse brugte en række lasere med diskrete bølgelængder (532, 638 og 786 nm) og kræfter til at demonstrere en række overflademodifikationer på de specielle polymerer, herunder kontrolleret hævelse eller ætsning via ablation. Den nemme syntese og lasermodifikation af disse fotos -følsomme polymersystemer blev udnyttet i applikationer såsom direkte-skrivende laserlitografi og sletbar informationslagring," siger Dr. Chalker, fra Flinders University Institute for NanoScale Science and Engineering.

Så snart laserlyset rører overfladen, vil polymeren svulme eller ætse en pit for at skabe linjer, huller, pigge og kanaler med det samme.

Opdagelsen blev gjort af Flinders University-forsker og medforfatter Dr. Christopher Gibson under, hvad man troede var en rutineanalyse af en polymer, der først blev opfundet i Chalker Lab i 2022 af Ph.D. kandidat Samuel Tonkin og professor Chalker.

Dr. Gibson siger, "Den nye polymer blev øjeblikkeligt modificeret af en lav-effekt lasere - en usædvanlig reaktion, jeg aldrig havde observeret før på nogen andre almindelige polymerer. Vi frigav straks, at dette fænomen kunne være nyttigt i en række applikationer, så vi [byggede] et forskningsprojekt omkring opdagelsen."

En anden Flinders College of Science and Engineering Ph.D. kandidat, Abigail Mann, ledede næste fase af projektet og er førsteforfatter på tidsskriftet.

"Resultatet af disse bestræbelser er en ny teknologi til at generere præcise mønstre på polymeroverfladen," siger hun. "Det er spændende at udvikle og bringe nye mikrofremstillingsteknikker til svovlbaserede materialer. Vi håber at kunne inspirere en bred vifte af virkelige applikationer i vores laboratorium og videre."

Potentielle applikationer omfatter nye tilgange til lagring af data på polymerer, nye mønstrede overflader til biomedicinske applikationer og nye måder at fremstille mikro- og nanoskalaenheder til elektronik, sensorer og mikrofluidik.

Med støtte fra forskningsmedarbejder Dr. Lynn Lisboa og Samuel Tonkin gennemførte Flinders-teamet en detaljeret analyse af, hvordan laseren modificerer polymeren, og hvordan man kontrollerer modifikationens type og størrelse.

Dr. Lisboa tilføjer:"Betydningen af ​​denne opdagelse strækker sig langt ud over laboratoriet, med potentiel brug i biomedicinsk udstyr, elektronik, informationslagring, mikrofluidik og mange andre funktionelle materialeapplikationer.

Flinders spektroskopist Dr. Jason Gascooke, fra Australian National Fabrication Facility (ANFF), arbejdede også på projektet.

Flere oplysninger: Abigail Mann et al., Modifikation af polysulfidoverflader med laveffektlasere, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202404802

Journaloplysninger: Angewandte Chemie International Edition

Leveret af Flinders University