用于微/納米尺度三維制造的雙光子光刻:綜述（2）

來源：長三角G60激光聯(lián)盟

本文概述了TPL的工作原理、實驗裝置和材料。介紹了分辨率的影響，重點介紹了提高結(jié)構(gòu)最終分辨率所采用的技術(shù)。本文為第二部分。


6.超材料
具有優(yōu)異的機械性能、光學(xué)性能和盡可能輕的多種功能的材料總是很受歡迎。設(shè)計具有這種特性的材料是研究人員和工業(yè)界的一個持續(xù)目標。超材料是一門新興的科學(xué)，它研究的是材料特性的發(fā)展。超材料是人工材料或復(fù)合材料，其性能通常在自然界中不存在，不取決于材料組成，也不取決于單個原子，但在很大程度上取決于制造的結(jié)構(gòu)拓撲。超材料來源于希臘語單詞“µɛα”，意思是超越材料。TPL是制造三維超材料的理想技術(shù)，因為大多數(shù)元素不需要后處理。歷史上，對超材料和聲子晶體的追求是第三方物流技術(shù)發(fā)展的主要動機。

1968年，Veselago提出了介電常數(shù)（和磁導(dǎo)率（µ）為負的材料的負折射率現(xiàn)象，這表明材料中的光速也為負。雖然自然界中有負介電常數(shù)的材料，但沒有一種材料的兩個參數(shù)都為負。1996年，Pendry等人首次通過實驗提出了超材料。制造并組裝了半徑約為1µm的細金屬線，以形成圖14所示的簡單立方晶格結(jié)構(gòu)。人造材料的有效等離子體頻率降低了6個數(shù)量級，隨后材料的介電函數(shù)變?yōu)樨撝怠?br />

圖14 布置在簡單立方晶格中的無限導(dǎo)線，在結(jié)構(gòu)的拐角處連接。

超材料有幾種獨特的特性和應(yīng)用，如負折射率，隱形斗篷和超透鏡。TPL是一種很有前途的制備真正三維等離子體超材料的方法。雖然TPL在直接制造3D金屬結(jié)構(gòu)方面的選擇有限，但聚合物基樹脂可以通過結(jié)合各種沉積技術(shù)嵌入金屬組件。裂環(huán)諧振器(SRR)是電磁超材料用于產(chǎn)生人工磁性的一種常見應(yīng)用。如圖15所示，Smith及其同事實現(xiàn)了毫米級的3D結(jié)構(gòu)，在微波條件下運行，銅條和互鎖條上的SRR的重復(fù)單位單元的二維陣列呈現(xiàn)出有效折射率為負的頻帶。然而，為了在光學(xué)頻率下實現(xiàn)磁共振，SRR結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸必須小于100nm，間隙小于10nm。此外，當金屬明顯偏離理想導(dǎo)體時，標度原理在更高頻率下也開始失效。

圖15 玻璃纖維電路板材料上帶有方形銅SRRs和銅絲帶的左手超材料(LHM)。

然而，Dolling等人克服了這一問題，他們采用納米板對或切割線對直接產(chǎn)生負磁導(dǎo)率和負介電常數(shù)，而沒有采用圖16 (a)所示的SRR。在他們的設(shè)計中，打開了普通SRR中的分裂，從而降低了電容C，從而增加了LC共振頻率。

圖16（a）從SRR到切割線對的絕熱轉(zhuǎn)變示意圖。（左下）一根切割線置于另一根切割線上，中間有一定的介電隔離層。（b）測量切割導(dǎo)線對的透射率（紅色）和反射率（藍色）。插圖對應(yīng)于電子顯微照片。（c）測量板對陣列的透射率（紅色）和反射率（藍色）。

2007年，Dolling及其同事聲稱是第一批制造出一、二和三種功能層超材料的人。該過程始于單個功能層，該功能層在磁共振頻率以上產(chǎn)生負磁導(dǎo)率，在有效等離子體頻率以下產(chǎn)生負介電常數(shù)，隨后產(chǎn)生負折射率。為了將結(jié)構(gòu)擴展到三維，如圖17（i）所示堆疊了多層金屬-介電金屬。他們分別使用31 nm厚的銀和21 nm厚的MgF2作為金屬層和介電層，使得波長與晶格常數(shù)的比值(~27)很高，盡管他們通過電子束光刻(EBL)實驗只能制造3個功能層(7個真實層)。由于圖形化電子束抗蝕劑的總厚度依賴于其厚度，因此通過電子束靜電放電制備較厚的結(jié)構(gòu)要困難得多�？偤穸茸畲笙拗圃诳刮g劑厚度的80%，對于EBL接近~ 100 nm。如果厚度很高，也會出現(xiàn)階梯墻的問題。

圖17（i）（a）功能超材料的一次單元的俯視圖。（b）側(cè)視圖。（c） N＝3和1430nm波長的磁場（線性標度）。（d）相同平面和波長的電場（線性標度）。（ii）分別測量（實心）和計算（虛線）N=1,2,3個功能層的正入射透射比（紅色）和反射率（藍色）。插圖對應(yīng)于400納米尺度的電子顯微照片。（iii）有效折射率（頂部）和滲透率（底部）。

Gansel等人通過TPL制造了一個真正的3D螺旋獨立超材料結(jié)構(gòu)，如圖18所示。該過程始于普通的裂環(huán)諧振器，并絕熱地將該平面SRR的一端拉出制造平面，從而形成了具有接近SRR電磁模式的金結(jié)構(gòu)的圓形螺旋。他們使用正色光致抗蝕劑制造模板，并通過電化學(xué)沉積將其填充金，因為其在中紅外波長下具有優(yōu)異的光學(xué)性能。隨后，他們通過等離子體蝕刻去除了聚合物。最初，為了進行電化學(xué)沉積，在進行制造的玻璃基板上沉積一層氧化銦錫（ITO）薄膜（~25 nm），作為陰極。然而，電鍍工藝不適用于許多復(fù)雜的設(shè)計，如具有聯(lián)鎖、懸掛特征和手性的結(jié)構(gòu)。電鍍時間、電鍍方向、鍍液溫度、電流密度、溶液濃度等參數(shù)定義了涂層厚度。

圖18 金螺旋等離子體超材料的制造流程。（左上）將正色光致抗蝕劑沉積在具有~25nm薄層ITO（綠色）的玻璃基板上。（右上）在光致抗蝕劑中制造的螺旋陣列。（右下）在金電化學(xué)沉積到模板上之后。（左下）通過等離子體蝕刻去除光致抗蝕劑后獲得的自立螺旋結(jié)構(gòu)。

Mu及其同事通過TPL和電子束蒸發(fā)制造了金屬金字塔等離子體超材料。最初，保持銅柵作為襯底，使用負光致抗蝕劑通過TPL制造金字塔模板。隨后，電子束將銀蒸發(fā)到空心金字塔表面上。這些金屬金字塔由于其電磁特性可以用作表面增強拉曼光譜（SERS）基底。然而，如圖19所示，隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，階梯墻效應(yīng)變得顯著。

圖19 中空鍍銀金屬金字塔結(jié)構(gòu)的SEM圖像，高度分別為50.60.70.80.90µm。

化學(xué)鍍是克服電鍍限制的一種替代金屬沉積技術(shù)。它是一種基于自催化氧化還原反應(yīng)的催化表面濕化學(xué)金屬化技術(shù)，無任何外部電流依賴性。添加到溶液中的還原劑將金屬顆粒從沉積前的離子狀態(tài)還原。沉積質(zhì)量由金屬顆粒與表面之間的粘附力決定。Radke及其同事將該技術(shù)與TPL一起用于制造三維雙螺旋等離子體晶體，如圖20所示。如圖20（b）所示，他們在拐角處設(shè)置垂直立柱。這些柱用作晶體和襯底之間的間隔物，使得在電鍍工藝之后更容易移除。雖然與電鍍相比，該工藝更快、更準確，但它很麻煩，需要專業(yè)人員小心地將結(jié)構(gòu)從基板上移除，并將其放置在更清潔的玻璃基板上。

圖20（a）制造流程。玻璃蓋玻片用作通過旋涂沉積負色調(diào)光致抗蝕劑的基板。TPL用于制造模板結(jié)構(gòu)。后烘焙和顯影生成3D雙手性晶體結(jié)構(gòu)的獨立模板。包括襯底在內(nèi)的模板的所有表面通過無電鍍涂覆有保形銀。為了便于透射光譜，將晶體從模板上分離，并用薄玻璃毛細管沉積到干凈的玻璃基板上。（b）化學(xué)鍍后雙螺旋結(jié)構(gòu)的斜視圖。

Kawata等人證明了通過TPL和位置選擇性化學(xué)鍍銀制造3D金屬/聚合物微結(jié)構(gòu)。在他們的實驗中，活化和非活化樹脂被用于制造復(fù)雜的金屬/聚合物三維微結(jié)構(gòu)。最初，激光束聚焦在未活化的單體上，曝光后，用丙酮沖洗掉未固化的樹脂。最后，將少量活性樹脂滴到聚合結(jié)構(gòu)上，并按照相同的程序在玻璃基板上形成成對的聚合物層。隨后，將制備的聚合物樣品浸泡在AgNO3水溶液中約6小時。處理后，由于Ag納米顆粒沉積在表面上，活性樹脂部分略微變暗。最后，當通過化學(xué)鍍將銀涂覆到結(jié)構(gòu)上時，如圖21所示，活性樹脂部分看起來不透明，而其他部分在透射圖像中看起來透明，從而確認銀僅沉積在所需位置。這種技術(shù)的主要缺點是：可以利用的金屬結(jié)合材料有限，并且在大多數(shù)情況下不能滿足光學(xué)超材料所需的分辨率和結(jié)構(gòu)完整性。然而，2012年，Vasilantonakis及其同事證明了通過TPL和選擇性化學(xué)鍍制備光學(xué)納米光子器件的可能性。

圖21通過TPL與活化和非活化樹脂制成的成對聚合物片的顯微鏡圖像。

類似地，F(xiàn)ormanek及其同事展示了基于TPL結(jié)合化學(xué)鍍的金屬微/納米結(jié)構(gòu)的3D制造。MLA被用于產(chǎn)生分布在大面積上的許多相同圖案的結(jié)構(gòu)。在其制造過程中，TPL在化學(xué)改性樹脂內(nèi)進行，通過MLA在先前失活的玻璃基板上產(chǎn)生多個結(jié)構(gòu)。最初，為了獲得失活基質(zhì)，將載玻片清潔、干燥并在5%的二甲基二氯硅烷甲苯溶液中浸泡1分鐘，然后用甲醇洗滌，形成一層疏水涂層。隨后，在微加工工藝之后，用SnCl2對結(jié)構(gòu)的表面進行預(yù)處理，以提高與聚合樹脂的金屬粘合性。最后，通過化學(xué)鍍沉積銀，產(chǎn)生厚度控制、均勻涂覆的自立金屬3D結(jié)構(gòu)，如圖22所示。這種金屬化技術(shù)可以通過使基底疏水產(chǎn)生許多高導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，或者也可以在金屬涂層基底上產(chǎn)生數(shù)百個隔離絕緣體。

圖22（a）選擇性涂覆有小銀顆粒的2D聚合物結(jié)構(gòu)的SEM圖像。（b）由支撐螺旋結(jié)構(gòu)的立方體組成的鍍銀聚合物結(jié)構(gòu)的SEM圖像。

熱蒸發(fā)和濺射涂層等視線沉積技術(shù)也可以與TPL集成，以快速實現(xiàn)真正的三維超材料結(jié)構(gòu)。濺射技術(shù)主要用于通過控制晶體結(jié)構(gòu)和表面粗糙度來沉積金屬和氧化物膜。為了有效濺射，轟擊離子和被轟擊的原子必須具有相同的原子量，以最大化動量傳遞。Sadeqi及其同事進一步通過TPL制造了幾種超材料。金屬化通過兩種技術(shù)進行，即沖壓（手動將模板浸入金屬膏中）和濺射。他們比較了兩種制造的結(jié)構(gòu)，并在實驗上證明了濺射技術(shù)產(chǎn)生的涂層厚度相對均勻。然而，在他們的一種新型超材料嵌入式幾何光學(xué)（MEGO）設(shè)計中，稱為全向半球形蛾眼吸收體，類似于圖23（a）所示的蛾眼，涂層通過沖壓進行。這是因為濺射和濕法蝕刻不適用于彎曲基板。他們表明，這種超材料是在彎曲基板上制造的角度不敏感窄帶超材料吸收體的首次實現(xiàn)。他們指出，這種元件可用于未來的隱形裝置，以增強光學(xué)性能。還進行了光學(xué)拋物面反射器與基于頻率選擇性超材料的透射濾波器的集成，以實現(xiàn)圖24所示的獨特拋物面MEGO反射器裝置。其設(shè)計方式是，MEGO反射鏡在可放置探測器的選擇性頻率的單個焦點處反射光束。

圖23 a）蛾眼MEGO吸收器的CAD模型。b）制造和鍍銀結(jié)構(gòu)。c）器件在不同傳播角下隨θ變化的示意圖。d）作為θ函數(shù)的吸收體透射譜。

圖24 MEGO拋物面反射器的制造流程。

Staude和團隊通過利用多重光刻膠技術(shù)并結(jié)合金屬蒸發(fā)和標準剝離程序集成TPL和EBL等多種技術(shù)來克服這一問題，以產(chǎn)生高分辨率的3D金屬結(jié)構(gòu)，選擇性地均勻涂覆，如圖25所示。在他們的技術(shù)中，最初，用IP-L負色調(diào)光致抗蝕劑旋涂玻璃基板，并進行TPL以產(chǎn)生永久性3D聚合物結(jié)構(gòu)。最后，在顯影的光刻膠上濺射ITO，以防止EBL過程中表面電荷積聚。隨后，將足夠厚的PMMA層旋轉(zhuǎn)到聚合結(jié)構(gòu)上的同一基板上。然后采用EBL在PMMA上寫入高分辨率圖案。在PMMA顯影后，通過電子束蒸發(fā)在樣品圖案上沉積50 nm厚的金膜。最后，使用標準剝離程序去除PMMA，并將這些金圖案均勻地嵌入到雙光子聚合結(jié)構(gòu)上的所需位置，如圖26所示。然而，標準剝離程序確實存在一些主要缺點，如保留和再沉積。

圖25 通過TPL和EBL的混合3D納米制造工藝示意圖。


圖26 通過混合納米制造技術(shù)實現(xiàn)的若干結(jié)構(gòu)的SEM圖像。（a）選擇性金屬化。（b）短金納米線與TPL光致抗蝕劑線對齊，形成Ω形結(jié)構(gòu)。（c） -（d）受各種設(shè)計啟發(fā)的3D納米天線。（e）直立SRR的2D陣列。

除了磁共振成像外，分辨率超過衍射極限的完美透鏡也是最受歡迎的課題之一。在傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)中，分辨間距小于（其中n為折射率）的兩點是不可能的。這是因為物體的特征是由倏逝波攜帶的，在到達圖像平面之前，倏逝波呈指數(shù)衰減。為了克服這一問題，Pendry提出了一種負折射率（NIR）超材料，它利用了倏逝波和傳播波的特性，形成了一個完美的透鏡，用于成像超過衍射極限。圖27描述了用于成像的NIR超材料的工作。

圖27 一種NIR超材料，最初將光與法線彎曲成負角度，最終會聚到透鏡背面的一個點，形成圖像。

變換光學(xué)是光學(xué)的一個快速發(fā)展的分支，它通過空間裁剪受費馬原理、折射定律和斯奈爾定律支配的材料特性來處理光路的精確控制。隱形隱身和超透鏡是變換光學(xué)的一些應(yīng)用。如圖28（a）所示，超透鏡由薄銀板組成，銀板通過間隔層與物體分離，并在相對側(cè)涂有成像材料，仔細設(shè)計，使表面等離子體與物體的倏逝波匹配。完美透鏡的關(guān)鍵在于表面等離子體激元對倏逝波的增強。如圖28（b）所示，捕獲的圖像在所有方向上一致地復(fù)制了對象掩模的精細特征。

圖28（a）將要捕獲的物體刻在50nm厚的鉻（Cr）上；左邊是一個60納米寬、間距120納米的槽陣列。（b）“納米”的FIB圖像（頂部）；在光致抗蝕劑上拍攝的圖像（中心）的AFM；沒有35nm銀膜的捕獲圖像（底部）的AFM。

機械超材料在力學(xué)中的大量應(yīng)用也引起了研究人員的極大興趣。大多數(shù)具有高強度重量比和剛度重量比的剛性材料，如金剛石、金屬玻璃或陶瓷，具有優(yōu)異的強度和重量輕。然而，其低于標準的彈性性質(zhì)和非常低的韌性阻礙了其在輕質(zhì)力學(xué)中的許多應(yīng)用。復(fù)合材料是一種很好的替代品，但重量的增加也使其在輕量化應(yīng)用中變得不太可行。Meza等人制造了一種堅固、堅硬、吸能的空心管納米晶格，具有八位組桁架幾何結(jié)構(gòu)，僅由脆性陶瓷和氧化鋁組成，如圖29（D-E）所示。該結(jié)構(gòu)在超過50%應(yīng)變的壓縮后表現(xiàn)出幾乎完全的可恢復(fù)性。由于ALD是一種逐層方法，因此形成的結(jié)構(gòu)層的厚度完全由沉積循環(huán)次數(shù)控制。

圖29（A）八位組桁架設(shè)計的CAD圖像。（B）單個單位電池。（C）空心八字桁架管的橢圓截面。（D）氧化鋁八位組桁架納米晶格的SEM圖像。（E）放大圖像。插圖顯示了空心管。（F）氧化鋁納米晶格管壁衍射光柵的TEM暗場圖像。

2016年，Bauer和團隊更進一步通過TPL和聚合物結(jié)構(gòu)的熱解，制造了超強韌、輕質(zhì)、納米結(jié)構(gòu)的玻璃碳晶格。聚合物納米晶格和納米蜂窩結(jié)構(gòu)是通過直接激光寫入和隨后在900°C的真空中熱解構(gòu)建的。在熱解過程中，這些結(jié)構(gòu)在體積上各向同性收縮80%。如圖30所示，通過將結(jié)構(gòu)放置在基座和螺旋彈簧上以便于從基板上移除，獲得了未變形結(jié)構(gòu)。有趣的是，這些顯著減小的特征尺寸顯示出前所未有的強度，與大塊玻璃碳的理論強度相對應(yīng)。

圖30（a）熱解前的聚合物3D結(jié)構(gòu)。（b）單個單位細胞的放大圖像。（c）底座上的收縮納米晶格便于從基底上移除。（d）縮小的納米晶格的放大圖像。

為了適當表征機械超材料，整個結(jié)構(gòu)的高度必須很高。TPL允許制造高度通常僅在幾十微米范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)。然而，Buckmann等人提出了一種新的“浸入式”3D DLW技術(shù)，如圖31（i）所示。該方法利用光致抗蝕劑本身作為物鏡和襯底之間的浸沒油，以亞微米特征尺寸將制造延伸至毫米高度。他們制造了微米范圍內(nèi)的真實3D晶體超材料，表現(xiàn)出可調(diào)節(jié)的泊松比，包括負值，即沿軸向壓縮材料導(dǎo)致單軸結(jié)構(gòu)中至少一個橫向收縮，以及從零泊松比開始的巨大機械非線性。其超材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計靈感來自圖31（ii）（a）所示的領(lǐng)結(jié)功能元件。如圖32所示，通過將這些功能元件按不同方向分組來制造3D結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)隨后沿z方向承受壓縮載荷，以確定泊松比。

圖31 (i) a)常規(guī)DLW示意圖。b)新穎的“浸入式”3D DLW示意圖。(ii) a)領(lǐng)結(jié)功能元素。b)三斜晶結(jié)構(gòu)，左為四倍旋轉(zhuǎn)軸，右為六倍旋轉(zhuǎn)軸。(c)第(ii)b)項中各圖像的俯視圖。

圖32（a）-（c）具有四倍旋轉(zhuǎn)軸的三斜結(jié)構(gòu)。（d）具有六重旋轉(zhuǎn)軸的三斜結(jié)構(gòu)。

五模，有時也稱為超流體，最早是由Milton和Cherkaev在1995年提出的。它們的獨特之處在于，通過將體模量B增加到一個非常大的值(相對于剪切模量G)，可以避免壓縮波和橫波的耦合。然而，為了穩(wěn)定起見，它們用較厚的重疊值取代了Milton和Cherkaev建議的細點狀尖端，從而導(dǎo)致價值值在~ 103范圍內(nèi)。圖33、圖34分別表示了五模超材料的設(shè)計和TPL制備。此外，他們認為，將臨界維數(shù)減少到0.1 μ m可以使FOM增加到104。

圖33 （a）Milton和Cherkaev提出的五模超材料的描述。（b）在接觸錐的連接區(qū)域中具有有限直徑d的近似五模理想的圖示。(右)FOM與直徑的關(guān)系。


圖34 （a）通過“浸入式”3D DLW制造的聚合物五模機械超材料的電子顯微照片，h=16.15µm，D=3µm和D=0.55µm。（b）另一種h=16.15µm、D=3µm和D=1µm的五模超材料。

許多組已經(jīng)證明了隱身在不同頻率的電磁學(xué)中的作用。雖然在3D結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)隱身是一項繁瑣的任務(wù)，但TPL已成為實現(xiàn)3D隱身的一項有前途的技術(shù)。Fischer和他的團隊是首批在微波頻率（~1.5µm）下演示三維隱身的團隊之一。他們采用受STED啟發(fā)的TPL來制造3D木樁狀聚合物結(jié)構(gòu)。2011年，同一組通過將其先前實驗中的所有特征縮小2倍，證明了光學(xué)頻率下的3D隱身。與先前實驗相比，本實驗中的修改包括使用不同的光引發(fā)劑和合適的相位掩模，以提高橫向和軸向分辨率。為了研究掩蔽作用，他們制作了兩種結(jié)構(gòu)：1）參考結(jié)構(gòu)和2）掩蔽結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)的頂面都有類似cos2的凹陷，如圖35（a）所示。這兩種結(jié)構(gòu)在TPL后濺射鍍金100nm，以增強壓痕前的可視性。如圖35（c）所示，當表面暴露于波長范圍為500-900nm的光時，可以有效地看到壓痕的遮蓋。

圖35 a）聚合物參考和（底部）掩蔽結(jié)構(gòu)的電子顯微照片。（b）結(jié)構(gòu)的相應(yīng)FIB切口。（右）照明波長范圍為500至900 nm的光學(xué)顯微照片。

2013年，Buckmann和他的團隊通過他們新穎的“浸入式”3D DLW技術(shù)，利用五模超材料進行了機械隱身。實現(xiàn)了基于核殼的彈性機械斗篷的實驗演示。如圖36所示，該結(jié)構(gòu)由三個關(guān)鍵部件組成。該結(jié)構(gòu)的宏觀體積為2 mm3，具有1024個面心立方晶胞，晶格常數(shù)為125µm。制作了三種結(jié)構(gòu)：1）沒有作為參考的核殼剛性壁，2）具有均勻各向同性B/G比~120的核殼壁，以及3）由核殼、均勻各向同性環(huán)境組成的隱身結(jié)構(gòu)，其中兩個區(qū)域的B/G~908位于核殼壁附近，B/G ~120遠離壁。最后，使用硬硅圖章從頂部對這些結(jié)構(gòu)進行壓縮加載，獲得的結(jié)果成功地顯示了彈性“不可測性”，如圖37中的曲線圖所示。

圖36 a）五模機械超材料，具有由柔性均質(zhì)各向同性聚合物材料包圍的剛性核殼元件。b）核殼元件附近環(huán)境的放大視圖。

圖37（左）a）沒有核殼元件的參考結(jié)構(gòu)。b）具有剛性空心半圓柱體（障礙物）的參考結(jié)構(gòu)。c）具有核殼元件和規(guī)定的變化環(huán)境的隱身結(jié)構(gòu)。（d-f）（c）的放大視圖，其尺寸分別為離周圍較遠和較近的尺寸。（右）當從頂部受到壓縮載荷時，隱形結(jié)構(gòu)的光學(xué)照片。

7.結(jié)論和未來方向
這篇綜述向讀者介紹了基于稱為雙光子光刻（TPL）的非線性光學(xué)過程，使用飛秒激光進行微結(jié)構(gòu)的真實三維制造。TPL具有高度的制造納米級特征的能力，已被證明是多種材料三維微加工的必要技術(shù)，可用于多種應(yīng)用，如組織工程、三維支架、藥物遞送、仿生學(xué)、微電子和超材料。如前所述，通過將某些技術(shù)與TPL相結(jié)合，如空間光調(diào)制器（SLM）、數(shù)字微鏡器件（DMD）和微透鏡陣列（MLA）的使用，可以實現(xiàn)更高的分辨率和可擴展性，并為工業(yè)化鋪平道路，到目前為止，工業(yè)化僅限于研究實驗室。此外，在未來，根據(jù)需求，通過集成各種加法和減法技術(shù)，可以將第三方物流擴展到厘米范圍之外。此外，TPL是滿足高尺寸精度和真實3D制造需求的唯一技術(shù)，它可以在數(shù)據(jù)存儲、波導(dǎo)和太赫茲應(yīng)用的超材料未來發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。第三方物流在功能性非結(jié)構(gòu)材料（即電子材料、儲能材料）的制造中也起著至關(guān)重要的作用。研究人員感興趣的另一個領(lǐng)域是納米尺度的多材料制造。將幾種具有不同機械、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的材料整合到單個納米結(jié)構(gòu)中是一個巨大的挑戰(zhàn)，目前沒有證據(jù)表明通過TPL進行多材料制造。然而，隨著最近的進步，TPL在納米尺度上同時調(diào)整組成和結(jié)構(gòu)方面具有巨大潛力，這在光子學(xué)、電磁超材料、機械超材料和生物材料領(lǐng)域具有革命性意義。

來源：Two-photon lithography for three-dimensional fabrication in micro/nanoscale regime: A comprehensive review, Optics & Laser Technology, doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107180

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