维尔纽斯大学发布先进激光3D打印基础指南，多光子3D光刻领域的首创之作

zhiyongz 23分钟前阅读数 #技术

2025年4月23日，据维尔纽斯大学（VU）报道，由曼吉尔达斯·马利纳乌斯卡斯（Mangirdas Malinauskas）教授领导的物理学院激光研究中心（LRC）科学家团队共同撰写了一本关于先进激光3D打印的基础指南。入门指南全面概述了多光子3D光刻技术，该技术利用激光在感光材料中创建纳米级3D结构。这项技术为微光学、电子学、生物医学等领域开辟了新的可能性。相关内容以题为“Multiphoton 3D lithography”的论文发表在著名期刊《自然评论方法入门》（Nature Reviews Methods Primers）上，凸显了立陶宛在高科技创新领域日益增强的影响力。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s43586-025-00386-y

多光子3D光刻技术

多光子3D光刻（MP3DL）是一种中尺度增材制造技术（产品尺寸从纳米到厘米级），利用受限的非线性光与物质相互作用来生成3D结构。利用超快脉冲激光诱导光交联，可以快速光学3D打印各种材料，从纯有机天然树脂到完全无机的非晶态和晶体陶瓷。

△MP3DL的典型设置：该设置由一个超短脉冲激光源、功率控制（显示三种可能的方法：可变中性密度滤光片（VNDF）；波片与偏振器的组合；以及声光调制器的使用）、一个测量单元（功率计）、一个偏振控制单元、一个望远镜、用于束光的物镜、定位台或伽伐尼扫描仪、样品照明单元和一个互补金属氧化物半导体（CMOS）相机组成。BS，光束分splitter；L，透镜；M，镜子；MP3DL，多光子3D光刻；NA，数值孔径。

MP3DL可以直接写入不受限制的真正自由形状几何体，特征尺寸可达100纳米，物体尺寸可达毫米级。此外，光修饰深度（转换程度）的剂量依赖性使其能够实现3D灰度和4D图案化。随着新型光源、特殊材料合成和新型曝光策略的不断发展，该技术的吞吐量不断提升。

△MP3DL的制造步骤。a，样品准备。这通常涉及将聚合物前驱体的液滴或薄膜放置在基材上。根据材料的不同，最终准备可能需要后续加热或真空以去除溶剂。b，通过扫描激光束或使用定位台定位样品来制造3D物体。展示了三种可能的制造方法：浸入法；使用浸油的基材；以及在一个槽中。对于浸入法，光刻胶作为浸入介质，以保持折射率恒定。浸油的情况类似于标准显微镜的安排。在槽中，使用浸油，但树脂填充一个包含建筑平台的槽，该平台会移动以使新材料能够补充并延续制造过程。c，在稀释剂中显影。d，得到的自支撑3D结构。该结构可以直接使用或通过涂层或其他后处理方法进一步加工。MP3DL，多光子3D光刻；NA，数值孔径；SEM，扫描电子显微镜。

马利纳乌斯卡斯教授表示：“我们的入门指南是多光子3D光刻领域的首创之作。它系统地解释了这项技术背后的所有原理，并揭示了原创研究论文中经常被忽视的关键细节。对于刚接触这一领域的新手来说，掌握海量信息非常困难，如果他们想在自己的实验室中重复这项研究，几乎不可能从已发表的科学文献中收集到所有必要的信息。”这项指南旨在为研究人员提供实践和理论路线图，涵盖从实验室设置到优化现有设备的方方面面。这是该领域的一个里程碑，代表着众多来自不同机构的顶尖专家首次携手合作，统一对这项复杂技术的理解。

马利纳乌斯卡斯表示：“这本指南标志着来自不同科学阵营、甚至常常相互竞争的专家首次携手合作，共同呈现一种统一且连贯的方法来阐述这项技术的物理原理和应用。对读者而言，这意味着一个可靠且普遍接受的知识来源，而非仅仅依靠主观意见。以前，似乎每个研究人员或公司都有自己的一套理论。现在，我们有了一本统一的手册，其中的答案不再相互矛盾，而是相互补充。”LRC团队在多光子光刻领域的影响力由来已久。“我们从一开始就独具匠心，因为我们使用的是立陶宛激光器发射的绿光，而其他大多数研究人员使用的是红外激光器，”马利纳乌斯卡斯说道。“随着时间的推移，我们的贡献逐渐显现，并产生了深远的影响，因此我受《自然》杂志邀请编写这本指南，并组建了一个国际专家团队。”

指南背后的团队包括该领域一些最受尊敬的人物，如双光子聚合领域的先驱 ShojiMaruo 教授（日本横滨国立大学）；拥有数十年经验的 Georg von Freymann 教授（德国凯泽斯劳滕-兰道大学）；以及材料工程领域的权威 Julia Greer 教授（美国加州理工学院）。立陶宛的代表是 Malinauskas 教授、Edvinas Skliutas 博士（毕业于自由大学物理学院）和 GretaMerkininkaitė 博士继续与 Malinauskas 教授合作，在自由大学先进光技术卓越中心开展研究。

自由大学的研究团队目前正在利用多光子光刻技术开发用于无机3D打印的新材料。这些材料超越了传统的有机化学，并正在推动微光学和生物医学支架领域的创新。立陶宛的科技公司已经采用并改进了所需的硬件和软件，而学术研究人员也正在使用这些系统——这是科学与产业成功合作的典范。

立陶宛在全球多光子光刻领域的地位持续提升。两位博士后研究员——德国的GordonZyla博士和希腊的Dimitra Ladika博士——最近加入了团队。荷兰特温特大学的Arturo Susarrey-Arce教授也有望在指南发布的鼓舞下很快访问维尔纽斯。这些进展凸显了立陶宛正逐渐成为该领域重要的国际枢纽。

维尔纽斯大学的学生也将受益于这一发展势头。从本科到博士，各个层次的学生都可以参加多光子3D光刻技术课程和实验课，获得当今最先进技术之一的实践培训。