10纳米真三维制造:UCSB引入最先进2PP系统,覆盖量子、生物、微流控五大学科前沿
最近加州大学圣塔芭芭拉分校拿到了一笔115万美元的资助,用来采购一台能打印纳米级3D结构的设备。
这套系统基于双光子光刻技术,其实也叫2PP,分辨率能达到10纳米。
以前我们说的3D打印其实就是一层一层堆起来,但2PP可以直接造出真正三维的复杂形状,不受平面约束。
说到底,项目由电气与计算机工程教授Galan Moody牵头,还有四位合作研究员一起参与。他们要给学校引进一台号称全美最先进的快速纳米打印系统之一。
坦率的讲,Moody解释说虽然校外有商业代工厂能做纳米级光刻,但没有任何一家能在纳米级分辨率下造出复杂3D结构,同时还能保证快速原型制造需要的速度。所以说,这台新系统正好补上了这个缺口。
你想想看,这台打印机将用在五个完全不同的研究方向上。
Moody自己打算用它开发光子芯片,用来做量子纠缠分布和量子网络。
物理学家Andrew Jayich要做光学钟里的3D离子阱,有些复杂结构之前找代工厂根本做不出来,因为速度太慢。
生物工程教授Marley Dewey想打印一些图案化的生物材料支架,用来研究骨骼修复,还有珊瑚再生。
化学工程师Sumita Pennathur计划制造芯片上的微流控通道,用于治疗性植入物系统。
物理学家Andrea Young则要做一个可以装在原子力显微镜上的纳米SQUID(超导量子干涉器件),用于表征先进材料。

也就是说,除了研究,Moody还很重视人才培养。培训对象不光有UCSB的研究生,还有当地社区学院的学生。
他们有个项目叫CC-PRIME,全称是中央海岸区域微纳技术行业教育合作计划,由加州纳米系统研究所运营,基地在圣塔芭芭拉城市学院。
Moody说,如果学生拿到了认证,就说明完成了那些集训营课程,那他们就会成为公司的宝贵资产。这可能会让一些学生觉得,自己也能做,然后直接去就业。
所以说,这个计划直接跟区域科技公司对接,目标就是建一支不一定要有高级学位、但能参与尖端制造工作的微纳技术劳动力队伍。
说到底,2PP一直以来都被看作是最精确的增材制造工艺,但之前能用它的地方很少,就那么几家专业设施和商业供应商。
大多数做纳米级研究的大学研究人员只能依赖校外代工厂,这些代工厂虽然分辨率能做上去,但造不出下一代量子光子学、微流控和生物医学设备需要的真正复杂的3D形状。
所以说,UCSB拿到的这笔资助直接解决了这个问题。
现在,2PP在学术界用得越来越多了。
你想想看,维也纳工业大学、加州理工学院和亚琛工业大学的研究人员,跟一家叫UpNano的材料公司合作,第一次对2PP做出来的块体试样做了标准化的机械测试。
那结果会怎样呢?研究人员觉得这是把2PP推向工业应用的关键一步。
另外,伯明翰大学和南昆士兰大学的研究人员用2PP做了带侧通道的微针,用来递送药物。
弗莱堡大学的一个团队和一家叫Nanoscribe的公司合作,以亚微米分辨率做出了表面粗糙度只有6纳米的玻璃二氧化硅微结构。

所以呢,随着2PP从商业代工厂进入大学实验室,能不能拿到设备已经不是问题了,关键是用它来造什么。
UCSB用横跨五个学科的方式,正好证明了这一点。


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