用于三维微观和纳米结构的定制材料混合物

微米和纳米尺度上的三维结构对于许多应用具有很大的潜力。现在，卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和卡尔蔡司公司科学进步的研究人员提出了一种从不同材料印刷这种结构的高效精确工艺：他们将微流体室集成到3D激光光刻设备中。然后，他们使用这个系统生产多色荧光安全功能，以保护钞票，文件和品牌产品免受伪造。

从用于数据处理的组件到光学微透镜，机械超材料或用于细胞培养的人工支架到钞票或品牌产品的安全特征，印刷的三维微米和纳米结构具有广泛的应用。3D激光光刻技术已成为一种成熟，可靠，通用的生产工艺。激光束以计算机控制的方式通过液体光致抗蚀剂，材料仅在激光束的焦点处曝光和硬化。这为许多应用提供了高度精确的花丝结构，包括光学和光子学，材料科学，生物技术或安全技术。到目前为止，由3D激光光刻产生的几乎所有微米和纳米结构都由单一材料组成。但是它们也可以通过连续施加和硬化不同的光致抗蚀剂由几种材料制造，未曝光的抗蚀剂在随后的显影浴中被洗掉。然而，这样的过程非常耗时且复杂，并且随着材料和重复次数的增加其精度降低。

在卓越集群“3D Matter Made to Order”，KIT纳米技术研究所(INT)，应用物理学(APH)，化学技术和高分子化学(ITCP)以及昆士兰大学化学学院的科学家位于澳大利亚布里斯班的技术(QUT)与卡尔蔡司股份公司的研究人员合作，现已开发出一种新系统，用于从多种材料中高效精确地生产印刷微米和纳米结构。他们将用于最小空间流体的微流体室直接集成到3D激光光刻设备中。

在他们的出版物“ 科学进展中使用集成微流体系统的多材料3D激光微缩印刷”中，研究人员报告说他们使用集成系统从七种不同的流体产生三维微结构安全特征：非荧光光刻胶作为骨架，两个光刻胶具有不同的荧光量子点，两种具有不同荧光染料的光致抗蚀剂和两种显影液。这种安全特征可以保护钞票，文件和品牌产品免于伪造。安全特征包括由挡土墙和不同颜色的荧光标记围绕的三维网格。

对于他们的系统，科学家使用由Nanoscribe GmbH开发并商业化的3D激光光刻设备，该设备是KIT的衍生产品，并将其集成到自行开发的微流体室中。它具有直径为10毫米的盖玻璃，可以在其上印刷3D结构。腔室连接到电子压力控制器，最多十个容器用于不同的光致抗蚀剂和显影剂，以及星形选择阀。所选择的流体通过过压阀传递到样品架。最后，它流入废物容器。“从几种材料生产三维微观和纳米结构的所有步骤都可以集成到一个系统中，”APH工作组负责人Martin Wegener教授说。“

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