双光子聚合是什么?
1.双光子聚合是由物质在双光子吸收后引发的光聚合过程。双光子吸收是指物质的分子同时吸收两个光子的过程,它只能在强激光的作用下发生,是强激光作用下光与物质相互作用的现象,属于三阶非线性效应。
2.双光子吸收主要发生在脉冲激光产生的超强激光的焦点处。光路上其他地方的激光强度不足以产生双光子吸收。由于所使用的光的波长较长,能量较低,因此不能发生单光子过程,因此双光子过程具有良好的空间选择性。
3.双光子聚合利用了双光子吸收过程中对材料有很好的穿透性、空间选择性高的特点,在三维微加工、高密度光存储和生物医学等领域具有巨大的应用前景。近年来,它已成为全球高科技领域的一大研究热点。
延伸阅读:
双光子聚合是一种常用于生物医学、纳米技术、材料科学等领域的高分辨率三维打印技术,其原理是基于感光高分子材料对两个或多个激光光子的吸收反应,从而实现对三维打印物体的精确控制,以下是双光子聚合的工作原理:
1.使用激光:双光子聚合通常使用超短脉冲激光,例如飞秒激光。这些激光器在极短的时间内释放高能光子,但它们的脉冲持续时间很短,不会造成材料损坏。
2.光敏聚合物材料:印刷材料通常是光敏聚合物,其中含有可以通过吸收两个或多个激光光子而聚合的分子或化合物。该材料对光的吸收很敏感,只有在暴露于足够高的能量时才会发生化学反应。
3.点对点打印:将激光束聚焦到一个微小的体积内,通常为微米级,然后通过移动打印平台或聚焦光束来实现点对点打印。每个点的材料在光照下都会聚合,从而控制打印的分辨率和准确性。
4.体积构建:通过控制激光束的位置和强度,可以一层一层地构建物体,从而实现3D打印,每一层打印都是通过逐步构建材料堆栈来实现的。
5.非线性效应:双光子聚合基于非线性光学效应,只有当两个或多个光子同时被吸收时,材料才会聚合。这意味着只有当激光焦点处的光密度足够高时才会触发聚合,从而实现极高的分辨率和精度。
双光子聚合技术的优点是可以实现非常高的分辨率和精度,适合微米级和纳米级制造。在生物医学中用于创建复杂的细胞和组织工程结构,在材料科学中用于制备微米材料和纳米结构。该技术具有广阔的应用前景,但也需要高成本的设备和精确的控制。
-
飞秒激光技术:引领电镜载网加工进入高精度高效时代
在微纳尺度科学研究与工业检测领域,电子显微镜(以下简称“电镜”)是揭示物质微观结构、探究材料性能机理的核心观测工具。而电镜载网作为支撑与固定待测样品的关键组件,其加工质量不仅直接决定样品固定的稳定性,更对薄膜沉积效果、器件结构分析精度及最终电镜成像质量产生关键性影响。因此,研发适配微纳领域需求的载网加工技术,已成为提升电镜应用效能的重要环节。
2025-09-30
-
光的折射与光速变化机制探析
将直筷斜插入盛水容器中,肉眼可观察到筷子在水面处呈现“弯折”形态;夏季观察游泳池时,主观感知的池底深度显著浅于实际深度——此类日常现象的本质,均是光在不同介质界面发生折射的结果。在物理学范畴中,折射现象的核心特征之一是光的传播速度发生改变。然而,“光以光速传播”是大众熟知的常识,为何光在折射过程中速度会出现变化?这一问题需从光的本质属性、介质与光的相互作用等角度展开严谨分析。
2025-09-30
-
纳米尺度光与物质强耦合新突破:定向极化激元技术开辟精准调控研究新范式
2025年9月22日,国际权威期刊《NaturePhotonics》发表了一项具有里程碑意义的研究成果:由西班牙奥维耶多大学PabloAlonso-González教授与多诺斯蒂亚国际物理中心AlexeyNikitin教授联合领衔的研究团队,首次通过实验实现了纳米尺度下传播型极化激元与分子振动的定向振动强耦合(directionalvibrationalstrongcoupling,VSC)。该突破不仅为极化激元化学领域拓展了全新研究维度,更推动“光与物质相互作用的按需调控”从理论构想迈向实验验证阶段。
2025-09-30
-
从传统工艺到原子级精控了解超光滑镜片加工技术的六大核心路径
超光滑镜片作为光刻机、空间望远镜、激光雷达等高端光学系统的核心元件,其表面微观粗糙度需达到原子级水平(通常要求均方根粗糙度RMS<0.5nm),以最大限度降低光散射损耗,保障系统光学性能。前文已围绕超光滑镜片的定义、潜在危害及检测方法展开探讨,本文将系统梳理其加工技术体系,从奠定行业基础的传统工艺,到支撑当前高精度需求的先进技术,全面解析实现原子级光滑表面的六大核心路径。
2025-09-30