På Photonics West, den ledande internationella mässan för fotonik som äger rum i San Francisco denna vecka, Nanoscribe GmbH, en spin-off av Karlsruhe Institute of Technology (KIT), presenterar världens snabbaste 3D-skrivare av mikro- och nanostrukturer. Med den här skrivaren, minsta tredimensionella föremål, ofta mindre än diametern på ett människohår, kan tillverkas med minimal tidsåtgång och maximal upplösning. Skrivaren är baserad på en ny laserlitografimetod.

"Framgången med Nanoscribe är ett exempel på KIT:s utmärkta entreprenörskultur och bekräftar vår strategi att specifikt stödja spin-offs. På detta sätt, forskningsresultat överförs snabbt och hållbart till marknaden, " säger Dr Peter Fritz, KIT Vice President för forskning och innovation. I början av 2008 Nanoscribe grundades som den första avknoppningen av KIT och har sedan dess etablerat sig som världens marknads- och teknikledare inom området 3D-laserlitografi.

Förra året, 18 spin-offs etablerades på KIT. 3D-laserlitografisystemen som utvecklats av Nanoscribe – spin-offen kan fortfarande hittas på KIT:s Campus North – används för forskning av KIT och forskare över hela världen. Arbetet inom fotonikområdet är inriktat på att ersätta konventionell elektronik med optiska kretsar med högre prestanda. För det här syftet, Nanoscribe-system används för att skriva ut polymervågledare som når dataöverföringshastigheter på mer än 5 terabit per sekund.

Biovetenskaper producerar skräddarsydda ställningar för bland annat celltillväxtstudier. I materialforskning, funktionella material med förbättrad prestanda är utvecklade för lätt konstruktion för att minska resursförbrukningen. Bland kunderna finns universitet och forskningsinstitutioner samt industriföretag.

Ökad hastighet:timmar förvandlas till minuter

Med hjälp av den nya laserlitografimetoden, utskriftshastigheten ökas med en faktor på cirka 100. Denna hastighetsökning beror på användningen av ett galvo spegelsystem, en teknik som även används i lasershowenheter eller skanningsenheter för CD- och DVD-enheter. Att reflektera en laserstråle från de roterande galvospeglarna underlättar snabb och exakt laserfokuspositionering. "Vi revolutionerar 3D-utskrift på mikrometerskalan. Precision och hastighet uppnås av den industriellt etablerade galvoteknologin. Vår produkt drar nytta av mer än ett decenniums erfarenhet av fotonik, 2000-talets nyckelteknologi, säger Martin Hermatschweiler, verkställande direktören för Nanoscribe GmbH.

Mekanism:Två-foton polymerisation

Den direkta laserskrivtekniken som ligger till grund för 3D-utskriftsmetoden är baserad på tvåfotonpolymerisation. Precis som papper antänds när det utsätts för solljus fokuserat genom ett förstoringsglas, ultrakorta laserpulser polymeriserar ljuskänsliga material i laserfokus. Beroende på vilket ljuskänsligt material som valts, endast den exponerade eller oexponerade volymen löses upp. Efter ett utvecklarbad, dessa skrivna områden kvarstår som självbärande mikro- och nanostrukturer.

Ta bort barriärer

Med hjälp av galvo-tekniken, tredimensionella mikro- och nanostrukturer kan skrivas ut snabbt och, därav, på stora ytor i princip. Med högsta upplösning, dock, avsökningsfältet begränsas fysiskt till några 100 µm på grund av de optiska egenskaperna hos fokusobjektivet. Precis som golvplattor måste fogas exakt, respektive skanningsfält måste anslutas sömlöst och exakt. Genom den så kallade sömmen, områden kan utökas nästan godtyckligt.