由純二氧化硅構成的石英玻璃納米精細結構通過3D打印成型，為光學、光子學及半導體技術的多樣化應用開辟了全新前景。然而，此前基于傳統納米顆粒燒結的工藝仍占據主導地位。

    傳統二氧化硅納米顆粒燒結需超過1100℃的高溫環境，這一溫度對直接沉積于半導體芯片的工藝而言過高。由卡爾斯魯厄理工學院納米技術研究所（INT）JensBauer博士領銜的研究團隊，近日開發出一種新型低溫制造工藝，可生產兼具高分辨率、優異機械性能及可見光透明度的石英玻璃結構。

    JensBauer作為卡爾斯魯厄理工學院"納米結構超構材料"EmmyNoether研究組負責人，與加州大學歐文分校及EdwardsLifesciences公司的合作者，在《科學》期刊上詳細闡述了這一創新3D打印技術。

    研究采用專門設計的有機-無機雜化聚合物樹脂作為初始材料，其核心成分為多面體低聚倍半硅氧烷（POSS）分子——一種帶有有機官能團的籠狀二氧化硅微結構。

    在3D打印形成網絡化納米結構后，樣品被置于空氣中經650℃熱處理。此過程中，有機組分被完全移除，而無機POSS籠狀結構通過融合形成連續的熔融二氧化硅微/納米結構。該工藝溫度較傳統納米顆粒燒結法降低約50%。

    JensBauer指出："低溫特性使堅固、透明且自由成型的光學玻璃結構能夠以可見光納米光子學所需的分辨率，直接打印至半導體芯片表面。除卓越光學性能外，該工藝制備的石英玻璃還具備優異機械性能與易加工特性。"

    研究團隊利用POSS樹脂成功打印多種納米級結構，包括由97納米光束構成的光子晶體、拋物面微透鏡及帶納米結構的微透鏡。Bauer補充稱："這些3D打印結構可耐受極端化學或熱環境挑戰。"

    該研究由3DMatterMadetoOrder（3DMM2O）卓越集群支持，該集群為卡爾斯魯厄理工學院與海德堡大學的聯合研究平臺，聚焦自然科學與工程科學的交叉融合，體現高度跨學科的研究理念。JensBauer的目標是通過此項技術，將三維增材制造工藝推向全新高度。