超高纵横比微结构的一次曝光全息光刻技术

《Nature Communications》：Single-exposure holographic lithography of ultra-high aspect-ratio microstructures

　　

摘要

三维微制造技术在微流体、微机械器件、光学元件以及结构化材料领域至关重要，但目前的方法往往需要在分辨率和速度之间做出权衡：逐层沉积和点扫描技术速度较慢，而快速体积打印技术则难以实现精细的结构。本文介绍了一种单次曝光全息光刻技术，能够在大约20秒内打印出高分辨率的聚合物微结构。这种技术使用一种逆向设计的相位掩模（一种用于三维光场调控的光学元件），能够在厚光刻胶层中形成稳定的光强分布，从而克服了传统深光刻技术中的模糊现象。该技术能够制造出晶格结构、彭罗斯图案以及微观机械结构，其最小特征尺寸可达6微米，打印体积最大可达800 × 800 × 720微米3（对应的打印速率为0.36 × 10?体素/秒），且结构的长宽比可超过120:1。这些结构能够通过毛细作用引导液体流动，并在受压时表现出可预测的机械行为。这种方法为微流体、微机电系统（MEMS）、光学器件以及结构化材料领域提供了实现复杂三维微结构的高效途径。