Mikrowytwarzanie laserowe w naukach przyrodniczych
Litografia optyczna to proces mikrowytwarzania umożliwiający formowanie cienkich warstw lub większych fragmentów podłoża. Wykorzystuje ona światło do przenoszenia geometrycznego wzoru z fotomaski na światłowczułą fotomaskę chemiczną na podłożu. W litografii na laserze femtosekundowym ciekłe fotomaski są przekształcane do fazy stałej po wystawieniu na działanie promienia lasera femtosekundowego. Tworzenie kryształów fotonicznych do bioczujników światła widzialnego i metamateriałów bazujących na optycznych długościach fal z odbiciem negatywnym jest przykładem zastosowań wymagających rozdzielczości poniżej 100-nm. Rozdzielczości na tym poziomie nie da się uzyskać przy pomocy tradycyjnego mikrowytwarzania laserem femtosekundowym. Celem projektu FEMTOLITHO (Ultrahigh resolution femtosecond laser lithography for applications in life sciences and display technologies), finansowanego ze środków UE, było przeanalizowanie różnych strategii, które pozwoliłyby na poprawę rozdzielczości litografii z laserem femtosekundowym. Najważniejszym podejściem zastosowanym przez uczonych było udoskonalenie polimeryzacji dwufotonowej (2PP) przy pomocy skoncentrowanych impulsów lasera femtosekundowego do tworzenia trójwymiarowych mikro- i nanostruktur w fotomasce. Do tego potrzebna była automatyzacja zmiennych eksperymentalnych i kontrola ruchu. Zespół badawczy opracował system lasera femtosekundowego ze zautomatyzowaną kontrolą mocy, polaryzacji i płaszczyzny ogniskowej, a także kontrolą ruchu etapów o wysokiej rozdzielczości. Dzięki temu uzyskano lepszą powtarzalność oraz dużo większą wydajność eksperymentów. System laserowy 2PP opracowany przez uczestników projektu ma bardzo istotne znaczenie, ponieważ umożliwia tworzenie trójwymiarowych struktur o dowolnej geometrii. Pozwala to na zachowanie elastyczności przy wytwarzaniu nowych i złożonych struktur trójwymiarowych na potrzeby przyszłych zastosowań.
Słowa kluczowe
Laser, mikrowytwarzanie, litografia, światłoczułe, fotomaska, FEMTOLITHO, polimeryzacja dwufotonowa
