سبق 13.8مائیکرو اور نینوباب 13 · مائیکرو اور نینو فیبریکیشن

ٹو فوٹون پولیمرائزیشن

لیزر کے فوکس پر ہی رال سخت کر کے 3D مائیکرو پرزے چھاپتی ہے

ٹو فوٹون پولیمرائزیشن ایک زندہ خلیے کے پیمانے پر 3D پرنٹنگ ہے۔ فوکس کی ہوئی لیزر مائع رال کو صرف اپنے فوکل پوائنٹ پر سخت کرتی ہے، اس لیے اس نقطے کو حرکت دینے سے ایک مائیکرون (0.001 mm) سے بھی باریک تفصیل والی اشیا بنتی ہیں۔ یہ آپٹیکل فائبر کے سروں پر مائیکرو لینس اور خلیے اگانے کے ڈھانچے چھاپتی ہے۔

تصویر: Spanholz, CC BY-SA 4.0, بذریعہ Wikimedia Commons

ٹو فوٹون پولیمرائزیشن · پرنٹر کا سائیڈ ویو، فوکس کا کلوز اپ اور تیار پرزہدائروں میں لکھے ہندسے نیچے کے مراحل سے ملتے ہیں؛ دائیں طرف کے پینل فوکس کا کلوز اپ اور تیار پرزہ دکھاتے ہیں۔

یہ کیسے کام کرتا ہے

رال کی ایک بوند رکھیں۔ مائع فوٹو ریزن (روشنی میں سخت ہونے والا پلاسٹک) کی ایک بوند شیشے کی سلائیڈ پر، یا براہ راست فائبر کے سرے یا چپ پر رکھی جاتی ہے۔
لیزر کو فوکس کریں۔ قریب انفرا ریڈ روشنی (سرخ سے ذرا آگے، ہمیں نظر نہ آنے والی) کے فیمٹو سیکنڈ پلس مائیکرو اسکوپ آبجیکٹو، یعنی طاقتور لینس، سے گزرتے ہیں۔ وہ رال کے اندر ایک نقطے پر مرکوز ہوتے ہیں۔
صرف فوکس کو سخت کریں۔ صرف فوکس پر روشنی اتنی شدید ہوتی ہے کہ سالمے بیک وقت دو فوٹون (روشنی کے ذرات) جذب کر لیں۔ اس سے ایک وکسل سخت ہوتا ہے: ایک مائیکرون یا اس سے چھوٹا 3D پکسل۔
3D میں لکھیں۔ آئینے اور اسٹیج فوکس کو CAD ماڈل سے کاٹے گئے راستوں پر چلاتے ہیں، نقطہ بہ نقطہ اور تہہ بہ تہہ۔ پرزہ مائع کے اندر اگتا ہے، اکثر سپورٹ ڈھانچوں کے بغیر۔
مائع دھو ڈالیں۔ سالوینٹ غیر سخت رال بہا دیتا ہے اور ٹھوس مائیکرو پرزہ ظاہر ہو جاتا ہے۔ نازک پرزے احتیاط سے خشک کیے جاتے ہیں تاکہ مائع کا سطحی تناؤ انہیں موڑ نہ دے۔

اہم حقائق

مواد: فوٹو ریزن: ایکریلیٹ، SU-8 جیسے ایپوکسی، آرگینک-شیشہ ہائبرڈ رالیں؛ کچھ بائیو کمپیٹیبل یا شیشہ بنانے والی رالیں
عام پرزے: مائیکرو لینس اور آپٹکس، خلیوں کے ڈھانچے، مائیکرو فلوئڈک فلٹر، جالی دار میٹا میٹیریل، ریکارڈ چھوٹے مجسمے
پرزے کا سائز: خصوصیات تقریباً 0.1 µm سے؛ پورے پرزے عموماً مائیکرو میٹر سے چند ملی میٹر تک
درستگی: ذیلی مائیکرون تفصیل؛ تحقیقی نظام تقریباً 100 nm یا اس سے کم کی خصوصیات تک پہنچتے ہیں
سطح کی تکمیل: آپٹکس کے لیے کافی ہموار؛ الیکٹران مائیکرو اسکوپ میں باریک تہوں کے زینے نظر آتے ہیں
کتنی مقدار کے لیے موزوں: پروٹوٹائپ اور چھوٹی سیریز؛ نقلیں ڈھالنے کے ماسٹر بھی
ٹولنگ اور مشین کی لاگت: ٹولنگ نہیں؛ پرنٹر اکثر کئی لاکھ ڈالر کے ہوتے ہیں
رفتار: سست: چند ملی میٹر کے پرزے میں گھنٹے لگ سکتے ہیں

خوبیاں اور حدیں

خوبیاں

ذیلی مائیکرون ریزولوشن پر حقیقی فری فارم 3D
ماسک یا سانچہ نہیں: سیدھا CAD سے پرزے تک
فائبروں، چپس اور نالیوں کے اندر چھاپتی ہے
ہموار، آپٹیکل معیار کی سطحیں ممکن ہیں

حدود

چند ملی میٹر سے بڑی کسی چیز کے لیے بہت سست
چھوٹا بلڈ والیوم اور مہنگے پرنٹر
صرف روشنی سے کیور ہونے والی رالوں تک محدود
سکڑاؤ پرزوں کو بگاڑتا ہے جب تک ڈیزائن اس کی تلافی نہ کرے

کہاں استعمال ہوتا ہے

فوٹونکسفائبر کے سروں پر مائیکرو لینس، ویو گائیڈ، ڈفریکٹیو آپٹکس
لائف سائنسزخلیوں اور اسٹیم سیل تحقیق کے ڈھانچے، مائیکرو سوئیاں
مائیکرو فلوئڈکسنالیوں کے اندر چھپے 3D فلٹر اور مکسر
MEMS اور سینسرزمائیکرو اسپرنگیں، مائیکرو گرپر، ایٹامک فورس مائیکرو اسکوپوں کی نوکیں
مواد کی تحقیقمیکانیکل میٹا میٹیریل (غیر معمولی خصوصیات والی جالیاں)، نینو جالیاں
فن اور آگاہیمائیکرو مجسمے اور ریکارڈ چھوٹی اشیا

اسے کیسے پہچانیں

آپ کو یہ شاید ہی کبھی نظر آئیں: پرزے ریت کے دانے سے بھی چھوٹے ہوتے ہیں اور لیبارٹریوں، پروٹوٹائپ آپٹکس اور تحقیقی آلات میں رہتے ہیں۔
خردبین میں: بالکل درست شکل کی 3D اشیا جن پر باریک زینے جیسی تہہ کی لکیریں ہوں، گویا ننھی 3D پرنٹ۔
لٹکے ہوئے حصے، جالیاں اور بند کھوکھلی شکلیں جنہیں کوئی سانچہ چھوڑ نہ سکتا۔
آپٹیکل فائبر کے کٹے ہوئے سرے پر عین بیٹھا ہوا لینس یا ڈھانچہ۔

موازنہ کریں

سٹیریو لیتھوگرافی8.2یہ بھی روشنی سے رال سخت کرتی ہے، مگر ویٹ میں تہہ بہ تہہ؛ کہیں بڑی اور تیز، دسیوں مائیکرون کی تفصیل کے ساتھ۔فیمٹو سیکنڈ لیزر مشیننگ13.6اسی قسم کی لیزر، مگر یہ مواد بنانے کے بجائے ہٹاتی ہے۔والیومیٹرک پرنٹنگ8.10یہ بھی مائع کے اندر رال کیور کرتی ہے، مگر پورا آبجیکٹ ایک ساتھ کئی زاویوں سے؛ تیز، مگر کہیں زیادہ موٹی۔

دیکھیں

g Fun Facts online · اصول کی مختصر، سادہ وضاحت

scientificblogging · ریت کے دانے سے چھوٹی ریس کار چھپتی ہوئی

Nanoscribe · چھپے ہوئے مائیکرو پرزے اور الیکٹران مائیکرو اسکوپ کے کلوز اپ

UpNano · ایک تجارتی پرنٹر اور اس کے پرزے کیسے بنتے ہیں

اصل تصاویر دیکھیں

Wikipedia: Multiphoton lithography — اصول، مواد اور استعمال؛ چند تصاویر
Wikimedia Commons تصویری تلاش

یاد رکھیں

رال صرف وہیں سخت ہوتی ہے جہاں دو فوٹون ایک ساتھ پہنچیں: لیزر کے فوکس پر۔
اس فوکس کو حرکت دینے سے ذیلی مائیکرون تفصیل کے ساتھ حقیقی 3D شکلیں بنتی ہیں۔
یہ سست اور چھوٹے پیمانے کی ہے: مائیکرو آپٹکس، ڈھانچوں اور پروٹوٹائپ کے لیے مثالی۔