UC Irvine 엔지니어들이 광학 3D 인쇄 방법을 발명했습니다.

혁신을 통해 의학, 통신 및 기타 응용 분야의 기술을 위한 온칩 제조가 가능해졌습니다.

캘리포니아 대학교 어바인(University of California, Irvine)의 과학자들이 이끄는 연구팀은 광학 등급 유리를 3D 프린팅하기 위한 새로운 저온 방법을 개발하여 고해상도 가시광선 나노포토닉스 기능을 갖춘 마이크로 전자 시스템의 문을 열었습니다.

혁신은 최근 사이언스(Science)에 발표된 논문의 주제입니다.

의학, 내비게이션, 통신, 원격 감지 및 기타 응용 분야에 사용되는 차세대 기술은 고정밀 광학 장치와 마이크로 전자 장치의 결합을 통해 구현될 수 있습니다. 그러나 광학 유리를 인쇄하는 기존 방법에는 플랫폼을 구성하는 재료가 손상될 수 있는 고온 소결이 필요합니다.

재료 과학 및 공학 분야의 UCI 연구 과학자로 이 프로젝트를 시작했으며 현재 독일 칼스루에 기술 연구소(Karlsruhe Institute of Technology)의 나노 아키텍처 메타물질 연구소(Nanoarchitected Metamaterials Laboratory)를 이끌고 있는 수석 저자 Jens Bauer는 "이 연구는 온칩 제조의 길을 열었습니다."라고 말했습니다. "섭씨 650도를 견딜 수 있는 거의 모든 칩의 경우 고품질의 투명 유리 마이크로 및 나노 구조를 칩에 직접 인쇄하는 것이 가능할 것입니다." 재료 과학 및 공학 분야의 UCI 연구원이자 이번 연구의 공동 저자인 Cameron Crook은 다음과 같이 설명했습니다.

UCI와 KIT에서 팀의 작업에는 2광자 중합 또는 직접 레이저 쓰기라고 불리는 3D 프린팅 프로세스의 사용이 포함되었습니다. 이 방법을 사용하면 복잡한 나노 규모 구조를 만들 수 있지만 이전에는 프린터 친화적인 고분자 수지를 사용하여 플라스틱 형성에 주로 관여했습니다. 실리카 유리와 같은 광학 재료를 사용한 3D 프린팅에는 섭씨 1,100도 이상의 온도에서 나노입자를 소결해야 합니다. 이는 액화 없이 재료를 결합할 수 있을 만큼 뜨겁지만 반도체 칩에 증착하기에는 너무 뜨겁습니다.

연구진의 해결책은 소수의 원자로만 구성된 작은 유리 클러스터를 포함하는 "다면체 올리고머 실세스퀴옥산"(POSS) 분자 주위에 만들어진 액체 수지를 성분으로 사용하는 것이었습니다. 그들은 POSS를 다른 유기 분자와 결합하여 손쉬운 3D 프린팅을 가능하게 했습니다. 생성된 가교된 프리유리 고분자 나노구조는 공기 중에서 섭씨 650도까지 가열되어 유기 성분을 제거하여 연속적인 유리 나노구조를 형성했습니다.

Bauer는 "97나노미터에 이르는 최고 해상도의 유리 부품은 화학적으로 완벽하게 순수하고 광학 등급의 품질을 갖고 있습니다"라고 말했습니다.

그는 이 기술이 실리카 유리 이외의 재료를 포함하도록 조정될 수 있으며 집적 회로에서 완전히 새로운 힘을 드러낼 수 있다고 덧붙였습니다. 연구진은 이 혁신에 대해 국제 특허를 신청했습니다.

연구팀에는 어바인 소재 Edwards Lifesciences Inc.의 Tommaso Baldacchini가 포함되었습니다. 자금은 독일 연구 재단에서 제공했으며 이미징 지원은 UC Irvine 재료 연구소에서 제공했습니다.