Snelheid combineren met ongelooflijke precisie, een team van Molecular Foundry-wetenschappers en gebruikers uit de industrie ontwikkelde een manier om extreem kleine apparaten te printen op de punt van een glasvezel zo dun als een mensenhaar. Deze kleine apparaten knijpen en manipuleren licht precies op manieren die niet haalbaar zijn met conventionele optica. De aanpak van het team, genaamd fiber nano-imprinting, bouwt tips 30 keer sneller dan de huidige benadering van beeldhouwen. Het opschalingspad is om veel tips af te drukken in plaats van individuele tips te boetseren.

Kleine optica kan het ontwerp van zonnecellen helpen verbeteren, farmaceutica en halfgeleiders. Fiber nano-imprinting versnelt de productie van nano-optiek van meerdere per maand tot meerdere per dag. De techniek opent de deur naar massaproductie van nano-optische apparaten voor wijdverbreid gebruik.

Nano-optica kan worden gebruikt voor beeldvorming, voelen, en spectroscopie, en zou wetenschappers kunnen helpen zonnecellen te verbeteren, betere medicijnen ontwerpen, en snellere halfgeleiders maken. Een groot obstakel voor het commerciële gebruik van de technologie, echter, is het tijdrovende productieproces. De nieuwe fabricagemethode, genaamd fiber nano-imprinting, zou dit knelpunt kunnen loskoppelen. Het is ontwikkeld door wetenschappers van de Molecular Foundry in samenwerking met gebruikers van Hayward, CA-gebaseerde aBeam Technologies.

Hun werk bouwt voort op de Campanile-sonde, die vier jaar geleden door wetenschappers van Molecular Foundry werd ontwikkeld en spectroscopische beeldvorming mogelijk maakt met een resolutie die 100 keer groter is dan conventionele spectroscopie. Het fabriceren van Campanile-sondes is deels wetenschap en deels kunst geweest. Hetzelfde geldt voor andere nano-optische apparaten, zoals microscopische lenzen en bundelsplitsers, die een lichtstraal in meerdere splitst. Deze apparaten vereisen het frezen van een 3D-vorm met sub-100 nanometer schaalkenmerken op de punt van een piekerige vezel, wat veel lastiger is dan het fabriceren van een nanostructuur op een plat oppervlak zoals een wafer.

Dat is waar fiber nano-imprinting om de hoek komt kijken. De eerste stap is de meest tijdrovende:wetenschappers maken een mal met de precieze afmetingen van het nano-optische apparaat dat ze willen printen. Voor de Campanile-sonde, dit betekent een mal van de nanoschaalkenmerken van de sonde, inclusief de vier zijden en de lichtemitterende 70-namometer brede opening aan de top van de piramide. Nadat de mal is gemaakt, het is gevuld met een speciale hars en vervolgens bovenop een optische vezel geplaatst. Infrarood licht wordt door de vezel gestuurd, waarmee de wetenschappers de exacte uitlijning van de mal ten opzichte van de vezel kunnen meten. Als alles klopt, ultraviolet licht wordt door de vezel gestuurd, waardoor de hars hard wordt. Een laatste metallisatiestap bedekt de zijkanten van de sonde met goudlagen. Het resultaat is een snel geprinte - niet zorgvuldig gebeeldhouwde - Campanile-sonde. Door dit keer op keer te doen, het team kan om de paar minuten een sonde maken.