3Dメカニカル・メタマテリアル

メカニカル・メタマテリアルは、組成だけでなく設計された3Dアーキテクチャから特性が生まれる人工材料です。周期的または非周期的な構造を設計することで、負のポアソン比（オーゼティクス）、キラル応答、優れたエネルギー吸収といった特異な力学的挙動を示します。マイクロスケールでのメカニカル・メタマテリアル作製は、高い精度、真の3D設計自由度、信頼性の高いプロセス制御が求められるため、依然として困難な課題です。 

メカニカル・メタマテリアルの高精度3Dプリンティング

NanoscribeのTwo-Photon Polymerization（2PP）は、複雑なフリーフォームジオメトリを持つメカニカル・メタマテリアルを作製するための主要な高解像度3Dプリンティング技術です。Two-Photon Grayscale Lithography（2GL®）を搭載したQuantum Xシステムは、ボクセルサイズのチューニングによって2PPを拡張し、大幅に短縮された作製時間で高品質な構造を実現します。これにより、微細なフィーチャと設計されたユニットセルの大規模アーキテクチャの両方を、単一のワークフロー内で実現できます。また、モノリシックトラスと編み構造設計など異なる構造要素を1つのアーキテクチャに統合したり、エネルギー散逸効果を研究するための制御された欠陥を導入したりすることも可能です。 

高解像度3Dプリンティングの主なメリット

Quantum Xシステムは精度、スケーラビリティ、設計自由度を兼ね備え、メカニカル・メタマテリアル作製に明確な優位性をもたらします：

• スケールをまたぐ高スループット作製：2GL®がサブマイクロメートルフィーチャからメゾスケール構造までのプリンティングを加速し、階層設計をサポート。

• 収差フリープリンティング：Dip-in Laser Lithography（DiLL）により高い形状精度と均一なフィーチャサイズを確保し、予測可能な力学性能を実現。

• シームレスな3Dアーキテクチャ：自動化されたクロスコンポーネントキャリブレーションにより均一なピッチを確保し、大面積構造全体の力学的挙動を維持しながらスティッチングアーティファクトを最小化。

• 広範な力学特性レンジ：検証済みフォトレジストはヤング率がMPaからGPaレンジに及び、コンプライアントから高強度メタマテリアルまでアプリケーション固有のチューニングが可能。

• パイロリティック後処理との互換性：Nanoscribeのフォトレジストはジオメトリを維持しながらカーボンナノ構造に変換でき、超軽量・高強度・耐衝撃性アーキテクチャを実現。

• 効率的なラティス設計：付属ソフトウェアにより、目標とする力学特性に向けたユニットセルアーキテクチャの作成・変更を加速。

• 幅広い基板への直接プリント：ウェハ、ファイバー、MEMSなどに対応し、センサー、アクチュエータ、マイクロデバイスのin-situ作製を実現。