本研究由莫斯科物理技术学院的Denis A. Shcherbakov及其团队进行，发表在《Journal of Russian Laser Research》上。该研究探讨了利用直接激光写入（DLW）光刻技术制造微尺度三维结构的可能性，特别是在高曲率值的微光学元件（如X射线透镜）制造中的应用。
随着微纳米技术的发展，制造具有复杂形状和高精度的三维结构变得愈发重要。直接激光写入光刻技术，尤其是基于双光子聚合（TPP）的DLW技术，能够以亚微米的空间分辨率制造聚合物三维结构。该技术利用聚焦的飞秒激光辐射通过双光子吸收机制激发光敏成分（光引发剂），从而引发聚合反应，形成所需的三维结构。这种方法在微机器人、超材料、光子晶体、生物医学、微流体研究和微光学等领域得到了广泛应用。
在本研究中，研究团队开发了一种新型的含甲基丙烯酸酯的光敏材料，旨在提高DLW光刻技术的制造窗口和机械稳定性。通过优化光引发剂的浓度，研究人员发现，1%wt的光引发剂浓度显著提高了材料的溶解度，从而扩大了光刻的制造窗口。这一发现为制造高曲率的复合折射透镜（CRL）提供了新的可能性。研究中采用了纳米压痕、共聚焦显微镜和原子力显微镜等实验方法，系统研究了光敏材料的机械和形态特性。
研究结果表明，在激光功率为5 mW、扫描速度为180 μm/s的条件下，材料的有效杨氏模量达到饱和值2.00±0.20 GPa。这一结果不仅为制造高性能的微光学元件提供了理论基础，也为实际应用奠定了基础。研究团队还利用Nanoscribe的3D激光光刻系统进行聚合物结构的制造，采用780 nm波长的飞秒激光辐射，结合高数值孔径的物镜，实现了高精度的三维结构制造。
在研究过程中，团队面临了一些挑战。例如，数据收集和材料特性分析的复杂性，以及在不同激光功率和扫描速度下，如何精确控制吸收剂量以实现高质量的三维结构。这些挑战促使研究人员不断优化实验参数，以确保所制造结构的机械稳定性和形态精度。
展望未来，该研究为微光学元件的制造提供了新的思路，尤其是在X射线显微镜和其他高精度光学应用中。研究团队计划进一步探索新型光敏材料的应用潜力，并希望能够将这些成果转化为实际的工业应用。此外，随着对材料特性和制造工艺的深入理解，未来的研究可能会集中在如何提高制造效率和降低成本上，以便更广泛地应用于微纳米技术领域。
总之，谢尔巴科夫教授及其团队的研究不仅丰富了直接激光写入光刻技术的理论基础，也为微光学元件的实际应用提供了重要的参考。随着后续研究的深入，期待该领域能够取得更大的突破，为科学研究和工业应用带来新的机遇。
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https://doi.org/10.1007/s10946-023-10106-0