最高精度 マイクロ加工技術
Two-Photon Polymerization (2PP) は、二光子リソグラフィ、マルチフォトンリソグラフィ、またはレーザー直接描画とも呼ばれ、3Dプリンティングとグレースケールリソグラフィシステムによる高精度積層造形の革新を支える主要技術です。サブミクロンの微細構造からセンチメートル規模のサイズまで、あらゆる3Dデザインを優れた形状精度と最高のスループットでプリントできます。
3Dプリンティングによる積層造形は、マクロスケールだけでなく、ナノ/マイクロ/メゾスケールにおいても設計の自由度をもたらします。Two-Photon Polymerization (2PP) はこれを実現するための主要技術であり、二光子吸収の原理に基づき、一光子吸収ベースの3Dプリンティング技術の100倍の解像度を提供します。2PPはマイクロオプティクス、マイクロ流路、マイクロメカニクス、組織工学やドラッグデリバリーデバイスなどライフサイエンス応用向け3D構造のナノ加工・マイクロ加工のために確立された手法です。
2PPベースのマイクロ加工技術のパイオニアが新たなアプリケーションを開拓し、新興市場を牽引する
Two-Photon Polymerization技術は急速に進歩し、新たなアプリケーションがさらなる技術革新を促すことで、高解像度3Dプリンティングの新たな基準を打ち立てています。3Dナノ加工・マイクロ加工の特定要件に応えるために進化したTwo-Photon Polymerization技術の基礎を深くご理解ください：
Two-Photon Polymerization
2PP
Two-Photon Polymerization (2PP) は、フェムト秒レーザー光パルスを利用してフォトポリマーを架橋し、ナノ/マイクロ/メゾ/マクロスケールでの高解像度3Dプリンティングを実現します。
Two-Photon Grayscale Lithography 2GL®
Two-Photon Grayscale Lithography (2GL®) は、高速レーザー変調によるボクセルチューニングを採用し、2.5Dトポグラフィを卓越したスループットと優れた形状精度でプリントします。
Aligned
2-Photon Lithography A2PL®
Aligned 2-Photon Lithography (A2PL®) は、光ファイバーの光軸やフォトニックチップなど複雑な基板上の3Dトポグラフィに対して、マイクロオプティクス構造を自動的にアライメントします。
2GL®による
3Dプリンティング
独自のボクセルチューニングプロセスにより、2GL®は比類なき形状精度と優れたプリント品質を誇る最速の高解像度3Dプリンティング技術です。
二光子重合
3Dナノ/マイクロ加工の主要技
積層造形（AM）は、高速かつコスト効率の高いプロトタイピングと製造アプローチにより、科学・産業の多くの分野で科学者、エンジニア、プロダクトデザイナーに革新的な設計の着想を与えています。積層造形（AM）アプローチは、他の方法では作製不可能な非常に複雑なジオメトリや構造を製造できる利点があります。しかし従来の3Dプリンティングには、マイクロメートルスケール以下の形状のプリントに必要な解像度が不足しています。二光子リソグラフィは、ナノ加工・マイクロ加工タスクのための高解像度3Dプリンティング能力を解放します。
サブミクロン解像度の3Dプリンティング
二光子重合で達成される最小フィーチャサイズはサブミクロン域まで及び、従来の3Dプリンティング技術の能力を大幅に上回ります。例えば、熱溶解積層法（FDM）や選択的レーザー焼結（SLS）は、一般に縦横の解像度がフィーチャサイズ数百マイクロメートルの範囲に制限されています。これらの方法とは対照的に、2PPはフィーチャサイズ制御を100ナノメートルまで可能にし、表面粗さRa 5 nmまでの光学品質表面を実現します。これにより、市販されているすべてのAM技術の中で最高解像度の3Dプリンティングを提供します。
Two-Photon Polymerizationによる3Dマイクロ加工が
解像度において優れている理由とは？
高解像度ステレオリソグラフィ（SLA）、デジタルライト・プロセッシング（DLP）、プロジェクション・マイクロステレオリソグラフィ（PµSL）などの3Dプリンティング技術は、UV硬化を使用して液体フォトポリマーを架橋します。このプロセスは主に一光子吸収に基づいており、ランバート・ベール則に従います。これにより、露光体積全体でフォトレジストの吸収と重合が生じ、解像度と精度が制限されます。これとは対照的に、Two-Photon Polymerization (2PP) は二光子吸収によって引き起こされ、レーザー焦点の限られた体積内でのみ生じます。吸収は局所強度の2乗に比例し、2つ以上のフォトンを同時に吸収するのに十分な強度はレーザー焦点においてのみ得られます。
そのため、二光子リソグラフィは一光子吸収ベースの3Dプリンティングよりもはるかに高い精度で3D構造を硬化させることができます。これにより、2.5Dマイクロ光学構造から事実上あらゆる3D構造まで、優れた形状精度で複雑な構造を作製できます。
Dip-in Laser Lithography (DiLL) により
強化された3Dプリンティング能力
Nanoscribeの独自技術であるDip-in Laser Lithography（DiLL）は、対物レンズを液体フォトレジストに直接浸漬することで収差一定のプリンティングを実現し、二光子重合を強化します。フォトレジストが光学的な液浸媒体としても機能します。集光光学系とプリント材料間の屈折率マッチングにより、2PPベース3Dプリンティングで最高の解像度を実現する理想的な無収差集光が確保されます。さらに、書き込みレーザーは基板を通して集光されるのではなく（例：オイルイマージョン構成）、プリントオブジェクトを基板上に直接書き込みます。その結果、集光光学系のワーキングディスタンスが3Dプリントオブジェクトの高さを制限せず、高さのあるオブジェクトや高アスペクト比のオブジェクトのプリントに特に有益です。
DiLLの発明により、優れた形状精度と品質を持つ高い構造の製造が可能になりました。その結果、Quantum Xシステムの再設計されたアップライトプラットフォームでは使いやすい標準プリンティング構成となっています。
4つのスケールにまたがる設計自由度
Nanoscribeの3Dナノ/マイクロ加工用2PPシステムは、ナノ、マイクロ、メゾ、マクロという4つのスケールで複数のアプリケーションに対応し、卓越した汎用性、精度、速度を提供します。対物レンズ付きプリントヘッド、適切なフォトレジスト、およびスライシング、ハッチング、レーザーパワー、ガルバノ設定を含む最適化されたプリントパラメータプリセットで構成される各プリントセットは、ナノメートルからセンチメートルスケールまでのさまざまなニーズに応えるように設計されています：
- ナノスケールプリンティング：フィーチャサイズ制御100ナノメートルまで
- マイクロスケールプリンティング：サブミクロンフィーチャ、最大構造寸法700マイクロメートル
- メゾスケールプリンティング：数ミリメートルの高精度パーツのバッチ生産を高速化
- マクロスケールプリンティング：最大30立方センチメートルのセンチメートルサイズ高精度パーツのバッチ生産を加速
2.5Dおよび3Dナノ/マイクロ加工向けの幅広い材料
Nanoscribeのマイクロ加工システムは、多様なアプリケーションを実現するため、幅広い材料に対応するオープン材料システムとして設計されています。Nanoscribeのフォトレジストは、迅速な2.5Dおよび3Dナノ・マイクロ加工のために特別に設計されたプリント材料であり、優れた形状精度と機械的安定性を提供します。材料開発と機能化の要件を満たすために、生体適合性アクリレート、バイオマテリアル、バイオフォトレジストなど、さまざまなサードパーティ製および特注材料を利用できます。ヒアルロン酸、PEGDAベースのハイドロゲル、GelMAベースのハイドロゲルおよびその他のハイドロゲルブレンドは、パートナー企業のAdvanced BioMatrixおよびBIO INXより入手可能です。
