維爾紐斯大學(xué)發(fā)布先進激光3D打印基礎(chǔ)指南,，多光子3D光刻領(lǐng)域的首創(chuàng)之作

2025年4月23日，南極熊獲悉,，據(jù)維爾紐斯大學(xué)（VU）報道,，由曼吉爾達斯·馬利納烏斯卡斯（Mangirdas Malinauskas）教授領(lǐng)導(dǎo)的物理學(xué)院激光研究中心（LRC）科學(xué)家團隊共同撰寫了一本關(guān)于先進激光3D打印的基礎(chǔ)指南。

入門指南全面概述了多光子3D光刻技術(shù),，該技術(shù)利用激光在感光材料中創(chuàng)建納米級3D結(jié)構(gòu),。這項技術(shù)為微光學(xué)、電子學(xué),、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域開辟了新的可能性,。

相關(guān)內(nèi)容以題為“Multiphoton 3D lithography”的論文發(fā)表在著名期刊《自然評論方法入門》（Nature Reviews Methods Primers）上，凸顯了立陶宛在高科技創(chuàng)新領(lǐng)域日益增強的影響力,。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43586-025-00386-y

多光子3D光刻技術(shù)

多光子3D光刻（MP3DL）是一種中尺度增材制造技術(shù)（產(chǎn)品尺寸從納米到厘米級）,，利用受限的非線性光與物質(zhì)相互作用來生成3D結(jié)構(gòu)。利用超快脈沖激光誘導(dǎo)光交聯(lián),，可以快速光學(xué)3D打印各種材料,，從純有機天然樹脂到完全無機的非晶態(tài)和晶體陶瓷。

△MP3DL的典型設(shè)置：該設(shè)置由一個超短脈沖激光源,、功率控制（顯示三種可能的方法：可變中性密度濾光片（VNDF）,；波片與偏振器的組合；以及聲光調(diào)制器的使用）,、一個測量單元（功率計）,、一個偏振控制單元、一個望遠(yuǎn)鏡,、用于束光的物鏡,、定位臺或伽伐尼掃描儀、樣品照明單元和一個互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）相機組成,。BS,，光束分splitter；L,，透鏡,；M，鏡子,；MP3DL，多光子3D光刻,；NA,，數(shù)值孔徑。

MP3DL可以直接寫入不受限制的真正自由形狀幾何體，特征尺寸可達100納米,，物體尺寸可達毫米級,。此外，光修飾深度（轉(zhuǎn)換程度）的劑量依賴性使其能夠?qū)崿F(xiàn)3D灰度和4D圖案化,。隨著新型光源,、特殊材料合成和新型曝光策略的不斷發(fā)展，該技術(shù)的吞吐量不斷提升,。

△MP3DL的制造步驟,。a，樣品準(zhǔn)備,。這通常涉及將聚合物前驅(qū)體的液滴或薄膜放置在基材上,。根據(jù)材料的不同，最終準(zhǔn)備可能需要后續(xù)加熱或真空以去除溶劑,。b,，通過掃描激光束或使用定位臺定位樣品來制造3D物體。展示了三種可能的制造方法：浸入法,；使用浸油的基材,；以及在一個槽中。對于浸入法,，光刻膠作為浸入介質(zhì),，以保持折射率恒定。浸油的情況類似于標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡的安排,。在槽中,，使用浸油，但樹脂填充一個包含建筑平臺的槽,，該平臺會移動以使新材料能夠補充并延續(xù)制造過程,。c，在稀釋劑中顯影,。d,，得到的自支撐3D結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以直接使用或通過涂層或其他后處理方法進一步加工,。MP3DL,，多光子3D光刻；NA,，數(shù)值孔徑,；SEM，掃描電子顯微鏡,。

馬利納烏斯卡斯教授表示：“我們的入門指南是多光子3D光刻領(lǐng)域的首創(chuàng)之作,。它系統(tǒng)地解釋了這項技術(shù)背后的所有原理,，并揭示了原創(chuàng)研究論文中經(jīng)常被忽視的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。對于剛接觸這一領(lǐng)域的新手來說,，掌握海量信息非常困難,，如果他們想在自己的實驗室中重復(fù)這項研究，幾乎不可能從已發(fā)表的科學(xué)文獻中收集到所有必要的信息,�,！�

這項指南旨在為研究人員提供實踐和理論路線圖，涵蓋從實驗室設(shè)置到優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備的方方面面,。這是該領(lǐng)域的一個里程碑,，代表著眾多來自不同機構(gòu)的頂尖專家首次攜手合作，統(tǒng)一對這項復(fù)雜技術(shù)的理解,。

馬利納烏斯卡斯表示：“這本指南標(biāo)志著來自不同科學(xué)陣營,、甚至常常相互競爭的專家首次攜手合作，共同呈現(xiàn)一種統(tǒng)一且連貫的方法來闡述這項技術(shù)的物理原理和應(yīng)用,。對讀者而言,，這意味著一個可靠且普遍接受的知識來源，而非僅僅依靠主觀意見,。以前,，似乎每個研究人員或公司都有自己的一套理論。現(xiàn)在,，我們有了一本統(tǒng)一的手冊,，其中的答案不再相互矛盾，而是相互補充,�,！�

LRC團隊在多光子光刻領(lǐng)域的影響力由來已久�,！拔覀儚囊婚_始就獨具匠心,，因為我們使用的是立陶宛激光器發(fā)射的綠光，而其他大多數(shù)研究人員使用的是紅外激光器,，”馬利納烏斯卡斯說道,。“隨著時間的推移,，我們的貢獻逐漸顯現(xiàn),，并產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，因此我受《自然》雜志邀請編寫這本指南,，并組建了一個國際專家團隊,。”

指南背后的團隊包括該領(lǐng)域一些最受尊敬的人物,，如雙光子聚合領(lǐng)域的先驅(qū) ShojiMaruo 教授（日本橫濱國立大學(xué)）,；擁有數(shù)十年經(jīng)驗的 Georg von Freymann 教授（德國凱澤斯勞滕-蘭道大學(xué)）,；以及材料工程領(lǐng)域的權(quán)威 Julia Greer 教授（美國加州理工學(xué)院）。

立陶宛的代表是 Malinauskas 教授,、Edvinas Skliutas 博士（畢業(yè)于自由大學(xué)物理學(xué)院）和 GretaMerkininkaitė 博士繼續(xù)與 Malinauskas 教授合作，在自由大學(xué)先進光技術(shù)卓越中心開展研究,。

自由大學(xué)的研究團隊目前正在利用多光子光刻技術(shù)開發(fā)用于無機3D打印的新材料,。這些材料超越了傳統(tǒng)的有機化學(xué)，并正在推動微光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)支架領(lǐng)域的創(chuàng)新,。立陶宛的科技公司已經(jīng)采用并改進了所需的硬件和軟件,，而學(xué)術(shù)研究人員也正在使用這些系統(tǒng)——這是科學(xué)與產(chǎn)業(yè)成功合作的典范。

立陶宛在全球多光子光刻領(lǐng)域的地位持續(xù)提升,。兩位博士后研究員——德國的GordonZyla博士和希臘的Dimitra Ladika博士——最近加入了團隊,。荷蘭特溫特大學(xué)的Arturo Susarrey-Arce教授也有望在指南發(fā)布的鼓舞下很快訪問維爾紐斯。這些進展凸顯了立陶宛正逐漸成為該領(lǐng)域重要的國際樞紐,。

維爾紐斯大學(xué)的學(xué)生也將受益于這一發(fā)展勢頭,。從本科到博士，各個層次的學(xué)生都可以參加多光子3D光刻技術(shù)課程和實驗課,，獲得當(dāng)今最先進技術(shù)之一的實踐培訓(xùn),。