Additive manufacturing is een techniek waarbij een driedimensionaal object wordt geproduceerd door achtereenvolgens nieuwe lagen bouwmateriaal toe te voegen aan de reeds aangebrachte lagen. Onlangs, commercieel verkrijgbare 3D-printers hebben een snelle ontwikkeling doorgemaakt en dat geldt ook voor 3D-printmaterialen, inclusief transparante media van hoge optische kwaliteit. Deze ontwikkelingen openen nieuwe mogelijkheden op vele gebieden van wetenschap en technologie, waaronder biologie, medicijn, metamaterialen studies, robotica en micro-optica.

Onderzoekers van de Faculteit Natuurkunde, Universiteit van Warschau, Polen, hebben kleine lenzen ontworpen (met afmetingen zo klein als een fractie van de diameter van een mensenhaar) die gemakkelijk kunnen worden vervaardigd met behulp van een laser-3D-printtechniek op verschillende materialen, inclusief fragiele nieuwe 2D-grafeenachtige materialen. De lenzen verhogen de extractie van licht dat wordt uitgezonden door halfgeleidermonsters en hervormen het uitgaande deel in een ultrasmalle straal.

Dankzij dit pand het is niet langer nodig om een ​​omvangrijk microscoopobjectief in de experimentele opstelling op te nemen bij het uitvoeren van optische metingen van lichtemitters van enkele nanometers (zoals kwantumdots), die tot nu toe niet te vermijden waren. Een typisch microscoopobjectief dat in zo'n onderzoek wordt gebruikt, heeft een grootte van ongeveer een handbreedte, gewichten tot een pond (een halve kilogram) en moet op een afstand van ongeveer een tiende inch (enkele millimeters) van het analysemonster worden geplaatst. Deze leggen aanzienlijke beperkingen op aan vele soorten moderne experimenten, zoals metingen in gepulseerde hoge magnetische velden, bij cryogene temperaturen, of in microgolfholten, die daarentegen gemakkelijk kan worden opgetild door de nieuwe lenzen.

De hoge snelheid van de 3D-printtechniek maakt het heel eenvoudig om honderden microlenzen op één monster te produceren. Door ze in regelmatige arrays te rangschikken, ontstaat een handig coördinatensysteem, die nauwkeurig de locatie van een gekozen nano-object specificeert en meerdere metingen in verschillende laboratoria over de hele wereld mogelijk maakt. De onschatbare kans om terug te keren naar dezelfde lichtzender zorgt voor veel meer tijdbesparend onderzoek en hypothesetesten. specifiek, men kan zich volledig concentreren op het ontwerpen en uitvoeren van een nieuw experiment op het eerder bestudeerde nano-object, in plaats van een tijdrovend onderzoek uit te voeren naar duizenden andere nano-objecten om uiteindelijk een analoog te vinden voor het object in kwestie.

De vorm van de voorgestelde microlenzen kan eenvoudig worden aangepast aan de zogenaamde 2,5-D microfabricagetechniek. De objecten die aan de vereisten voldoen, kunnen op grote oppervlakken worden geproduceerd door een stempel met een patroon tegen de materiaallaag waarvan ze zouden moeten zijn gemaakt, te drukken. Het 2.5-D fabricageprotocol is vooral aantrekkelijk vanuit het oogpunt van mogelijke toepassingen van de microlenzen, zoals gemakkelijk kan worden opgeschaald, wat een belangrijke factor is bij mogelijk toekomstig industrieel gebruik.