奈米列印低溫玻璃

  • Physics Today 專文
  • 撰文者:原文:Alex Lopatka 譯者:林祉均
  • 發文日期:2024-02-15
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今日,大多數玻璃的製造方式仍與古代相似。在製程中,大量二氧化矽顆粒被加熱至約1100°C(的黏著樹脂狀態),然後壓實以形成塊狀固體材料。這種方法不僅耗費能源,還讓製造者無法在各種光電系統中使用玻璃:因為其他先進電子元件中所需的化合物熔點較低。這張顯微影像展示了製造溫度比傳統玻璃製程低500°C的新型拋物面玻璃透鏡。這些光學等級的透鏡直徑僅幾十微米。它們的可能應用包括將光線精確地聚焦到相機感光元件的單個像素上。

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德國卡爾斯魯厄理工學院的楊斯·鮑爾(Jens Bauer)及其同事開發了一種3D列印程序,可以用於製造這類的微透鏡和許多其他具有複雜幾何的結構。首先,他們將一種內涵矽-氧奈米糰簇(silicon–oxygen nanoclusters)的有機-無機混合液態樹脂鋪在基板上。然後,他們使用超快雷射脈衝讓樹脂中的有機官能基中同時吸收兩個光子。有機成分隨後結合形成聚合物。最後,樣品在相對較低的650°C下進行熱分解,以去除有機成分並將先前的結構轉化為圖中所示的熔融二氧化矽玻璃。由於這個微透鏡陣列是以低溫製造,因此可以印刷到晶片上,不需要一連串繁瑣的組裝步驟。(資料來源:J. Bauer, C. Crook, T. Baldacchini, Science 380, 960, 2023;圖片由Jens Bauer提供。)


REFERENCES
1. J. Bauer, C. Crook, T. Baldacchini, Science 380, 960 (2023). https://doi.org/10.1126/science.abq3037

本文感謝Physics Today(American Institute of Physics)同意物理雙月刊進行中文翻譯並授權刊登。原文刊登並收錄於Physics Today, Aug. 2023 雜誌內(Physics Today 76, 9, 56(2023);https://doi.org/10.1063/PT.3.5316)。原文作者:Alex Lopatka。中文編譯:林祉均,國立清華大學物理所研究生。

Physics Bimonthly(The Physics Society of Taiwan)appreciates Physics Today(American Institute of Physics)authorizing Physics Bimonthly to translate and reprint in Mandarin. The article is contributed by Alex Lopatka and was published in(Physics Today 76, 9, 56(2023);https://doi.org/10.1063/PT.3.5316).The article in Mandarin is translated and edited by J.R Lin(National Tsing Hua University)