Laser 3D lithography, applications (review)
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-2-9-19Abstract
In recent years, there has been a trend of miniaturization of complex technical devices, which is primarily associated with the development of practical methods of manufacturing technological products with a specified structure, through controlled manipulation of micro and nanoelements. This article deals with the technology of 3D laser lithography based on the principle of two-photon polymerization, the technological base and the basic principles of 3D nanopressing. The most interesting and promising directions of the use of laser 3D lithography based on the principle of two-photon polymerization using various photosensitive materials are presented in a reviewReferences
Bertolotti M. The history of the laser. Boca Raton: CRC Press, 2004, 316 p.
Gogoleva N. G. Primenenie lazerov v nauke, tekhnike, meditsine (The use of lasers in science, technology, medicine). St. Petersburg, Russia: Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI” 2007, 79 p. (In Russian)
Lysych M. N., Shabanov M. L., Romanov V. V. Sphere of technologies 3D printing. Journal of Modern high technology, 2014, vol. 12, pp. 165–169 (In Russian).
Zlenko M. A., Nagaytsev M. V., Dovbysh V. M. Additivnye tekhnologii v mashinostroenii (Additive technologies in mechanical engineering). Moscow, Russia: State Research Center of the Russian Federation FSUE “NAMI”, 2015, 220 p. (In Russian).
Sutyagin V. М., Bondaletova L. I. Khimiia i fizika polimerov (Chemistry and physics of polymers). Tomsk, Russia: Tomsk Polytechnic University, 2003, 208 p. (In Russian).
Zewail A. H. Voyage through time: walks of life to the Nobel Prize. Singapore: World Scientific, 2003. 304 p.
Guccione-Gush R., Gush H. P., van Kranendonk J. Theory of two-photon absorption. Canadian Journal of Physics, 1967, vol. 45, pp. 2513–2524.
Serbin J., Egbert A., Ostendorf A., Chichkov B. N., Houbertz R., Domann G., Schutz J., Cronauer C., Fröhlich L, Popall M. Femtosecond laser-induced two-photon polymerization of inorganic organic hybrid materials for applications in photonics. Optics Letters, 2003, vol. 28, no. 5, pp. 301–303.
Korkin A., Rosei F. Nanoelectronics and photon-ics: from atoms to materials, devices, and archi-tectures. National Research Council of Canada: Springer, 2008, 489 p.
Sun H.B., Kawata S. Two-photon photopolymeri-zation and 3D lithographic microfabrication. Ad-vances in Polymer Science, 2004, vol. 170, pp. 169–273. DOI:10.1007/b94405
Parthenopoulos D. A., Rentzepis P. M. Three-dimensional optical storage memory. Science, 2014, vol. 245, pp. 843–845.
DOI: 10.1126/science.245.4920.843
Denk W., Strickler J. H., Webb W. W. Two-photon laser scanning fluorescence microscopy. Science, 1990, vol. 248, no. 4951, pp. 73–76.
Cingöz A., Yost D. C., Allison T. K., Ruehl A., Fermann M. E., Hartl I., Ye J. Direct frequency comb spectroscopy in the extreme ultraviolet. Na-ture, 2012, vol. 482, pp. 68–71.
DOI: 10.1038/nature10711
Menzel R. Photonics: linear and nonlinear inte-ractions of laser light and matter. Berlin: Springer, 2001, 880 p.
Bahaa E. A. Saleh, Teich M. C. Fundamentals of photonics. New York, USA: Wiley, 1991, 966 p.
Photonic Professional. User Manual. 2010–2013 Nanoscribe GmbH. 140 p.
Pikulin A. V., Bityurin N. M. Fluctuation limitations on the voxel minimal size at laser nanopolymerization. Technical Physics, 2012, vol. 82, no. 5, pp. 697–705.
Kholodov I. Vidy 3D printerov i trekhmernoi pechati (Types of 3D printers and three-dimensional printing). iXBT Live, 2014, URL: http://www.techno-guide.ru/informatsionnye-tekhnologii/3d-tekhnologii/vidy-3d-printerov-i-trekhmernoj-pechati.html (In Russian).
Meszaros J. Large area zone plate exposure by fixed beam moving stage lithography. Stockholm: KTH – Royal Institute of Technology, 2011, 24 p.
Tromayer M., Gruber P., Markovic M., Rosspeintner A., Vauthey E., Redl H., Ovsianikov A., Liskaa R. A biocompatible macromolecular two-photon initiator based on hyaluronan. Polymer Chemistry. 2017, vol. 8, no. 2, pp. 451–460. DOI:10.1039/c6py01787h
Plebanovich V. Maskless Lithography is a Current Requirement. Journal of Electronics: science, technology, business, 2015, no. 7, pp. 112–119 (In Russian).
Chi-Cheng Chiu, Yung-Chun Lee. Excimer laser micromachining of aspheric microlens arrays based on optimal contour mask design and laser dragging method. Optics Express, 2012, vol. 20, no. 6, pp. 5817–5935. DOI: 10.1364/OE.20.005922
Walsby E. D., Alton J., Worrall C., Beere H. E., Ritchie D. A., Cumming D. R. S. Imprinted diffractive optics for terahertz radiation. Optics Letters, 2007, vol. 32, no. 9, pp. 1141–1143. DOI:10.1364/OL.32.001141
Xu B., Du W.-Q., Li J.-W., Hu Y.-L., Yang L., Zhang Ch.-Ch., Li G.-Q., Lao Zh.-X., Ni J.-Ch., Chu J.-R., Wu D., Liu S.-L., Sugioka K. High efficiency integration of three-dimensional functional micro-devices inside a microfluidic chip by using femtosecond laser multifoci parallel microfabrication. Scientific Reports, 2016, vol. 6, 19989. DOI:10.1038/srep19989
Joannopoulos J. D., Johnson S. G., Winn J. N., Meade R. D. Photonic crystals: molding the flow of light. Princeton: Princeton University Press, 2008, 286 p.
Zhao J., Li X., Zhong L., Chen G. Calculation of photonic band-gap of one dimensional photonic crystal. Journal of Physics: Conference Series, 2009, vol. 183, 012018. DOI:10.1088/1742-6596/183/1/012018
Rybin M., Garrigues M., Pozharov A., Obraztsova E., Seassal C., Viktorovitch P. Photonic crystal enhanced absorbance of CVD graphene. GraphITA 2011. Carbon Nanostructures. Berlin: Springer, 2011, pp. 195–202. DOI:10.1007/978-3-642-20644-3_24
Ergin T., Stenger N., Brenner P., Pendry J.B., We-gener M. Three-dimensional invisibility cloak at optical wavelengths. Science, 2010, vol. 328, no. 5976, pp. 337–339. DOI:10.1126/science.1186351
Rybin M. V., Samusev K. B., Lukashenko S. Y., Kivshar Y. S., Limonov M. F. Transition from two-dimensional photonic crystals to dielectric meta-surfaces in the optical diffraction with a fine structure. Scientific Reports, 2016, vol. 6, pp. 30773. DOI: 10.1038/srep30773
Li L., Kumi G., Gattass R. R., Gershgoren E., Chen W. Y., Ho P.-T., Herman W. N., Fourkas J. T. Fabrication of high-performance optical devices using multiphoton absorption polymerization. Washington, DC: American Chemical Society, 2010, vol. 9, pp. 129–137.
Suter M., Zhang L., Siringil E. C., Peters C., Luehmann T., Ergeneman O., Peyer K. E., Nelson B. J., Hierold C. Superparamagnetic microrobots: fabrication by two-photon polymerization and biocompatibility. Biomedical Microdevices, 2013, vol. 15, no. 6, pp. 997–1003. DOI: 10.1007/s10544-013-9791-7
Glückstad J., Palima D., Villangca M., Banaso A. 3D light robotics. Proceedings of SPIE, 2016, vol. 9738, pp. 97380A-1.
Novikov V. V., Wojciechowski K. W. Negative Poisson coefficient of fractal structures. Physics of the Solid State, 1999, vol. 41, no. 12, pp. 1970–1975.
Mezaa L. R., Zelhofera A. J., Clarkeb N., Mateosa A. J., Kochmanna D. M., Greera J. R. Resilient 3D hierarchical architected metamaterials. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, vol. 112, no. 37, pp. 11502–11507. DOI:10.1073/pnas.1509120112
Bauera J., Hengsbach S., Tesaria I., Schwaigera R., Krafta O. High-strength cellular ceramic composites with 3D microarchitecture. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013, vol. 111, no. 7, pp. 2453–2458. DOI: 10.1073/pnas.1315147111
Stark A. Y., Palecek A. M., Argenbright C. W., Bernard C., Brennan A. B., Niewiarowski P. H., Dhinojwala A. Gecko adhesion on wet and dry patterned substrates. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 12, e0145756.
Klein F., Richter B., Striebel T., Franz C. M., von Freymann G., Wegener M., Bastmeyer M. Two-Component Polymer Scaffolds for Controlled Three-Dimensional Cell Culture. Advanced Materials, 2011, vol. 23, pp. 1341–1345. DOI:10.1002/adma.201004060
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
