基于激光的3D打印制造高质量微球新策略

       来自赫尔辛基大学和波鸿鲁尔大学电子结构与激光研究所-希腊研究与技术基金会的科学家研究出了一种使用基于激光的3D打印制造高质量微球的新策略。这种方法利用多光子光刻 （MPL），能够在微米和纳米尺度上无掩模生产真正的 3D 结构。这一成果发表在《光：先进制造》杂志上的一篇论文中。

      光学显微镜是各种多学科领域中使用最广泛的方法之一，用于小规模检查物体、生物体或表面。然而，它的横向分辨率从根本上受到光衍射的限制——随着对更高分辨率的需求的增长，使用传统镜头时，这一限制变得越来越重要。

　　在光学显微镜的最后一个成像透镜后面集成一个介电微球，为显著提高横向分辨率提供了一种很有前途的解决方案，这一研究领域被称为微球辅助显微镜。然而，在实践中，使用市售的介电微球有很大的局限性。

        此外，由于 MPL 的非线性特性，通过在整个打印过程中局部细化激光强度，可以显著提高其精度。通过将这种复杂的方法与先进的孵化和切片策略相结合，该团队成功制造了一个直径为 20 μm 的微球，表现出近乎完美的几何质量 （λ/8） 和出色的表面光滑度。

　　最终，将微球打印在盖玻片上，盖玻片的中心有一个孔，通过飞秒激光烧蚀处理。这种改进的盖玻片和微球体的组合构成了一个3D微型设备，可以灵活地操纵球体，并有可能集成到任何光学显微镜中。

　　当微球被整合到3D微设备中时，使用Mirau型相干扫描干涉仪（MCSI）和分辨率为λ = 0.28的校准网格评估了微球的性能。因此，球体的光学特性超过了传统透镜在可见光下的典型分辨率限制，同时保持了MSCI的高轴向分辨率。

　　在短短 8 分钟内完成制造，包括盖玻片的修改和球体的制造，3D 微型设备强烈表明其作为现实世界解决方案的适用性。此外，MPL的独特功能使创新的微光学结构和系统得以探索，以进一步提高2D和3D光学显微镜的横向分辨率。

　　展望未来，科学家们强调了在该领域采用MPL的多种可能性，并强调了其在经济高效地开发定制设计设备方面的巨大潜力，这些设备可以提高任何光学显微镜的分辨率。

　　正确处理微球需要繁琐的工作流程，并且市售介电微球的尺寸也受到限制。这些挑战阻碍了微球辅助显微镜的广泛应用，作为昂贵的显微镜解决方案（如扫描电子显微镜或原子力显微镜）的具有成本效益的替代方案。