Un equipo de científicos de la Universidad Purdue (Estados Unidos) ha desarrollado una nueva técnica de polimerización de dos fotones. Esta tecnología combina de forma inteligente dos láseres y, con la ayuda de la tecnología de impresión 3D, en el caso del láser de femtosegundos la potencia se reduce en un 50 por ciento, imprimiendo una compleja estructura 3D de alta resolución. Esto permite reducir el coste de los procesos de impresión 3D de alta resolución, ampliando así aún más el espectro de aplicaciones. El artículo de investigación se ha publicado en el último número de la revista Optics Express.
La polimerización de dos fotones es una tecnología avanzada de fabricación aditiva que se centra en el uso de láseres de femtosegundos para imprimir materiales en 3D con precisión. Aunque la tecnología es excelente para crear microestructuras de alta resolución, su alto costo ha sido un obstáculo para su uso generalizado.
En vista de esto, el equipo combinó de manera creativa un láser relativamente económico que emite luz visible con un láser de femtosegundos que emite pulsos infrarrojos, reduciendo la potencia del láser de femtosegundos en un 50 por ciento. Este enfoque innovador reduce efectivamente el costo de impresión de piezas individuales.
El nuevo método combina la absorción de un fotón único de un láser de nanosegundo de 532- nanómetro con el enfoque de absorción de dos fotones de un láser de femtosegundo de 800- nanómetro. Para lograr el equilibrio óptimo entre las dos impresiones láser, el equipo también construyó un nuevo modelo matemático para obtener una comprensión más profunda de los procesos fotoquímicos involucrados y calcular con precisión los efectos sinérgicos de los procesos de excitación de dos fotones y de un fotón, asegurando así que los resultados de impresión ideales aún se pueden lograr con potencias láser de femtosegundo más bajas.
Los resultados experimentales muestran que, para estructuras 2D, el nuevo método reduce la potencia requerida por el láser de femtosegundo en un 80 por ciento; para estructuras 3D, se reduce aproximadamente en un 50 por ciento.
El equipo dijo que la tecnología de impresión 3D de alta resolución tiene amplias perspectivas de aplicación, que incluyen, entre otras, la fabricación de dispositivos electrónicos 3D, el desarrollo de microrobots en el campo biomédico y la construcción de estructuras o andamios 3D para ingeniería de tejidos.
La impresión 3D con láser de femtosegundos es, en pocas palabras, una reacción fotoquímica que se produce en un volumen muy pequeño para construir estructuras 3D finas. Es una tecnología muy avanzada en la fabricación aditiva moderna, pero tiene limitaciones en términos de velocidad de impresión y presupuesto de energía. Ahora, el equipo ha superado la barrera de los costos al imprimir estructuras de alta resolución con la mitad de energía. Lo más valioso de todo es que esta nueva tecnología también se puede integrar fácilmente en los sistemas de impresión 3D con láser de femtosegundos existentes, lo que conduce a una realización más rápida de aplicaciones en biomedicina, microrrobótica, microóptica y muchos otros campos.
