Flow-lithografie is een lithografische methode voor het continu genereren van polymere microstructuren voor verschillende toepassingen zoals bioassays, medicijnafgifte, cel dragers, tissue engineering en authenticatie. Een team van onderzoekers in Korea heeft het gebruik van een wobulatietechniek gedemonstreerd om de resolutie van door flowlithografie geproduceerde nanostructuren te verbeteren.

De techniek maakt gebruik van een Digital Light Processing (DLP) projector, vergelijkbaar met die gebruikt in projectie-tv's, om lithografische patronen te genereren. Door lage-resolutieframes van de DLP-projector te overlappen, kan een frame met veel hogere resolutie worden geproduceerd. De techniek die in het journaal van deze week wordt beschreven, Technische Natuurkunde Brieven , kan de prestaties van de 3D-printer verbeteren.

Het hart van de DLP-projector is een Digital Micromirror Device (DMD), een klein elektromechanisch apparaat dat is vervaardigd door middel van een Micro Electro Mechanical System (MEMS) -proces. De DMD is in wezen een reeks zeer kleine, bedienbare spiegels. Door UV-licht van de spiegelarray te reflecteren en elke pixel van de array dynamisch te regelen, verschillende UV-patronen worden geprojecteerd.

De resolutie, echter, is strikt beperkt tot de pixelgrootte van de DMD. Het verhogen van de resolutie van DMD om overeen te komen met die van andere lithografische technieken is een uitdaging die werd aangepakt door deze wobulatietechniek te gebruiken.

"Wobulatie werkt ongeveer zoals wanneer twee transparante, geruite achtergronden zijn boven elkaar gestapeld, het resultaat zou een dichter ogende plaid zijn, maar de vierkante vorm van de plaid is nog steeds duidelijk, " zei Wook Park, een natuurkundige aan de Kyung Hee University in Seoul, Zuid-Korea. "Als we in plaats daarvan de ene laag een beetje verschuiven ten opzichte van de andere, de rafelige rand van het geruite patroon is veel minder voor de hand liggend. Op vrijwel dezelfde manier, we hebben geprobeerd de lithografische rand beter te definiëren door twee keer een UV-patroon te belichten, de tweede blootstelling wankelend ten opzichte van de eerste, en door de belichtingstijd van elke laag te halveren. Door deze wobulatietechniek toe te passen, bereikten we een effect alsof een patroon met een hogere resolutie gedurende de hele belichtingstijd werd belicht."

Er waren verschillende voordelen aan deze techniek. Bijvoorbeeld, in het verleden hoog, vergrotingslenzen werden gebruikt om de lithografische resolutie te verbeteren, maar dit vernauwde het gezichtsveld.

Met deze aanpak, resolutie wordt verbeterd met behoud van hetzelfde gezichtsveld, ruwheid verminderen zonder de doorvoer te verminderen.

De volgende stap is het creëren van meer complexe, driedimensionale hydrogel-microstructuren die een op maat gemaakt platform voor biofabricage kunnen worden. Dit zal de ontwikkeling mogelijk maken van een 3D-printer die een microfluïdisch apparaat en 3D-printtechnieken combineert, de mogelijkheid bieden om continu microcarriers te produceren, waarin biomaterialen verwerkt zijn. Door toepassing van de wobulatietechniek kan de op DLP gebaseerde 3D-printer de meer geavanceerde microstructuren produceren die nodig zijn voor deze toepassingen.

Het team kijkt ernaar uit om het potentieel van deze techniek te realiseren. "Een van de grootste uitdagingen bij het ontwikkelen van 3D-printers is het verbeteren van de resolutie, "Zei Park. "Door wobulatie toe te passen om die uitdaging aan te gaan, we verwachten de prestaties van reeds gecommercialiseerde DLP 3D-printers te kunnen verbeteren."