Högeffektlasrar används ofta för att modifiera polymerytor för att göra högteknologiska biomedicinska produkter, elektronik och datalagringskomponenter.
Nu har forskare från Flinders University upptäckt en ljuskänslig, billig svavelhärledd polymer som är mottaglig för lågeffektslasrar för synligt ljus – som lovar en mer prisvärd och säkrare produktionsmetod inom nanoteknik, kemivetenskap och mönstring av ytor i biologiska tillämpningar.
Detaljer om det nya systemet har precis publicerats i Angewandte Chemie International Edition, med en laseretsad version av den berömda "Mona Lisa"-målningen och mikropunktskrift som är ännu mindre än ett nålhuvud.
"Detta kan vara ett sätt att minska behovet av dyr, specialiserad utrustning, inklusive högeffektlasrar med farlig strålningsrisk, samtidigt som man använder mer hållbara material. Till exempel är nyckelpolymeren gjord av lågkostnadselementärt svavel, ett industriellt biprodukt, och antingen cyklopentadien eller dicyklopentadien", säger Matthew Flinders professor i kemi Justin Chalker, från Flinders University.
"Vår studie använde en serie lasrar med diskreta våglängder (532, 638 och 786 nm) och krafter för att demonstrera en mängd olika ytmodifieringar på de speciella polymererna, inklusive kontrollerad svallning eller etsning via ablation. Den enkla syntesen och lasermodifieringen av dessa foton -känsliga polymersystem utnyttjades i tillämpningar som direktskrivande laserlitografi och raderbar informationslagring, säger Dr. Chalker, från Flinders University Institute for NanoScale Science and Engineering.
Så snart laserljuset vidrör ytan kommer polymeren att svälla eller etsa en grop för att omedelbart skapa linjer, hål, spikar och kanaler.
Upptäckten gjordes av Flinders University-forskaren och medförfattaren Dr Christopher Gibson under vad som ansågs vara en rutinanalys av en polymer som först uppfanns i Chalker Lab 2022 av Ph.D. kandidat Samuel Tonkin och professor Chalker.
Dr Gibson säger, "Den nya polymeren modifierades omedelbart av en lågeffektlaser - ett ovanligt svar som jag aldrig tidigare sett på några andra vanliga polymerer. Vi släppte omedelbart att detta fenomen kan vara användbart i ett antal tillämpningar, så vi [byggde] ett forskningsprojekt kring upptäckten."
En annan Flinders College of Science and Engineering Ph.D. kandidat, Abigail Mann, ledde nästa steg i projektet och är första författare på tidskriften.
"Resultatet av dessa ansträngningar är en ny teknik för att generera exakta mönster på polymerytan", säger hon. "Det är spännande att utveckla och ta med nya mikrotillverkningstekniker till svavelbaserade material. Vi hoppas kunna inspirera ett brett utbud av verkliga tillämpningar i vårt labb och utanför."
Potentiella tillämpningar inkluderar nya tillvägagångssätt för att lagra data om polymerer, nya mönstrade ytor för biomedicinska tillämpningar och nya sätt att tillverka enheter i mikro- och nanoskala för elektronik, sensorer och mikrofluidik.
Med stöd från forskarassistenten Dr Lynn Lisboa och Samuel Tonkin genomförde Flinders-teamet en detaljerad analys av hur lasern modifierar polymeren och hur man kontrollerar modifieringens typ och storlek.
Dr. Lisboa tillägger:"Inverkan av denna upptäckt sträcker sig långt utanför laboratoriet, med potentiell användning i biomedicinsk utrustning, elektronik, informationslagring, mikrofluidik och många andra funktionella materialtillämpningar.
Flinders spektroskopist Dr. Jason Gascooke, från Australian National Fabrication Facility (ANFF), arbetade också med projektet.
Mer information: Abigail Mann et al, Modifiering av polysulfidytor med lågeffektlasrar, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202404802
Journalinformation: Angewandte Chemie International Edition
Tillhandahålls av Flinders University
