ナノスケールシリカガラスの 3D プリンティングを実行する新しい方法により、はるかに低い温度が可能になります

2023年6月5日レポート

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ボブ・イルカ著、Phys.org

カールスルーエ工科大学、カリフォルニア大学アーバイン校、エドワーズ ライフサイエンスの材料科学者らは、従来の方法よりもはるかに低い温度でナノスケールのガラス構造を 3D プリントする方法を開発しました。

サイエンス誌に報告された研究では、イェンス・バウアー氏、キャメロン・クルック氏、トンマソ・バルダッキーニ氏は、その技術を利用してさまざまなナノ構造をプリントした。 パドバ大学のパオロ・コロンボとジョルジア・フランチンは、ナノスケールのガラスやセラミックの印刷に使用される方法と、この新しい取り組みでチームが行った研究を概説する展望記事を同誌に掲載した。

近年、3D プリンティングはさまざまな用途に適用され、印象的な芸術作品、低価格の製品、高精細な物理モデルを生み出しています。 関心を集めているアプリケーションの 1 つは、ナノスケールでオブジェクトを 3D プリントすることです。このようなオブジェクトは、小型の電子デバイス、特に光を使用する部品の作成に役立ちます。 これまで、そのような用途のほとんどは、基材を溶融し、冷却によって硬化させることが容易であるため、ポリマーから作られた物体の製造に限定されてきました。

しかし、ポリマーは光ベースのナノフォトニクスに必要な解像度を提供しません。 残念なことに、3D ガラス構造を印刷する試みは、焼結 (固体の塊を形成するために溶融すること) に必要な非常に高い温度のため、部分的にしか成功していません。 この新たな取り組みにおいて、研究チームは従来のアプローチの半分近くの温度でナノスケール構造を印刷する方法を発見した。

他の方法と同様に懸濁シリカナノ粒子を使用する代わりに、研究者らは多面体オリゴマーシルセスキオキサン分子の周囲に液体樹脂のかご型構造を作成した。 次にチームは、その樹脂をインクとして使用してオブジェクトを 3D プリントし、それを 650°C に加熱しました (他の方法では 1100°C までの加熱が必要です)。 加熱により有機成分が除去され、ケージは連続的なガラス素材に鍛造されました。

研究チームは、マイクロレンズやその他の小さなオブジェクトを 3D プリンティングすることでアプローチをテストし、光学グレードの溶融シリカのオンチッププリンティングに使用できる可能性を示唆しました。

詳しくは： J. Bauer et al、A sinterless, low-temperture Route to 3D print nanoscaleoptical-grade glass、Science (2023)。 DOI: 10.1126/science.abq3037

Paolo Colombo 他、ガラスナノ構造製造の改善、サイエンス (2023)。 DOI: 10.1126/science.adi2747

雑誌情報:科学

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