Kombinerar hastighet med otrolig precision, ett team av forskare och industrianvändare från Molecular Foundry utvecklade ett sätt att skriva ut extremt små enheter på spetsen av en glasfiber så tunn som ett människohår. Dessa små enheter pressar och manipulerar ljuset på ett sätt som inte kan uppnås med konventionell optik. Lagets tillvägagångssätt, kallad fiber nanoimprinting, bygger tips 30 gånger snabbare än dagens skulpteringsmetod. Uppskalningsvägen är att skriva ut många tips istället för att skulptera individuella tips.

Liten optik kan hjälpa till att förbättra utformningen av solceller, läkemedel och halvledare. Fibernanoimprinting påskyndar produktionen av nanooptik från flera per månad till flera per dag. Tekniken öppnar dörren till masstillverkning av nano-optiska enheter för utbredd användning.

Nano-optik har potential att användas för bildbehandling, avkänning, och spektroskopi, och kan hjälpa forskare att förbättra solceller, designa bättre läkemedel, och göra snabbare halvledare. Ett stort hinder för teknikens kommersiella användning, dock, är dess tidskrävande produktionsprocess. Den nya tillverkningsmetoden, kallad fiber nanoimprinting, kan koppla ur denna flaskhals. Det utvecklades av forskare vid Molecular Foundry i samarbete med användare från Hayward, CA-baserade aBeam Technologies.

Deras arbete bygger på Campanile -sonden, som utvecklades av forskare från Molecular Foundry för fyra år sedan och möjliggör spektroskopisk avbildning med en upplösning 100 gånger större än konventionell spektroskopi. Tillverkning av Campanile -sonder har varit delvetenskap och delvis konst. Detsamma gäller andra nano-optiska enheter, såsom mikroskopiska linser och stråldelare, som delar upp en ljusstråle i flera. Dessa enheter kräver fräsning av en 3-D-form med sub-100-nanometer skalfunktioner på spetsen av en knasig fiber, vilket är mycket svårare än att tillverka en nanostruktur på en plan yta, till exempel en skiva.

Det är där fibernanoimprinting kommer in. Dess första steg är det mest tidskrävande:forskare skapar en form med de exakta måtten på den nano-optiska enheten de vill skriva ut. För Campanile -sonden, detta betyder en form av sondens nanoskalaegenskaper, inklusive de fyra sidorna och det ljusemitterande 70 namometer breda gapet vid pyramidens topp. Efter att formen har skapats, den fylls med ett speciellt harts och placeras sedan ovanpå en optisk fiber. Infrarött ljus skickas genom fibern, vilket gör det möjligt för forskarna att mäta den exakta inriktningen av formen i förhållande till fibern. Om allt stämmer, ultraviolett ljus skickas genom fibern, som härdar hartset. Ett sista metalliseringssteg täcker sondens sidor med guldskikt. Resultatet är en snabbtryckt - inte noggrant skulpterad - Campanile -sond. Genom att göra detta om och om igen, laget kan göra en undersökning med några minuters mellanrum.