Vilniaus universiteto Lazerinės nanofotonikos grupė, vadovaujama prof. Mangirdo Malinausko (Vilniaus universitetas, Fizikos Fakultetas, Lazerinių tyrimų centras), publikavo mokomojo pobūdžio straipsnį apie teorinius ir praktinius lazerinės 3D daugiafotonės litografijos (angl. Multiphoton 3D Lithography) pagrindus bei taikomas metodikas.
„Nature Reviews Methods Primers“ – tai prestižinis recenzuojamas mokslinis žurnalas, skelbiantis išsamius metodologinius vadovus įvairiose gamtos mokslų ir inžinerijos srityse. Žurnalo poveikio rodiklis (EN: impact factor) – 50.1.
Šis vadovas buvo paskelbtas žurnale kartu su dvifotonės polimerizacijos pradininku prof. Shoji Maruo (Yokohamos universitetas), korifėjumi prof. Georg von Freyman (Kaizerslauterno unversiteras) bei prof. Julia Greer (Kalifornijos technologijos institutas). Tarp autorių taip pat – Dr. Edvinas Skliutas (Fizikos fakulteto alumnas) bei aktyvi jaunoji mokslininkė Dr. Greta Merkininkaitė (Chemijog ir Geomokslų fakultetas, VU). Visų autorių suminė patirtis šioje srityje viršija 100 metų.
Kas yra daugiafotonė 3D litografija ir kur ji taikoma?
Daugiafotonė 3D litografija – tai pažangi 3D spausdinimo technologija, leidžianti kurti itin mažas ir laisvos formos mikro- bei nanostruktūras, kurių neįmanoma pagaminti naudojant įprastas litografijos ar kitas adityvaus formavimo technologijas. Ši technologija pagrįsta specialaus skysto fotopolimero kietinimu lazeriu (naudojant dviejų arba daugiau fotonų sugertį). Kadangi šis fotofizikinis mechanizmas vyksta tik labai mažame tūryje (fokuso židinyje), tai lokalizuojama ir fotocheminė reakcijos (polimerizacija). Skenuojant lazerio pluoštą ar judinant bandinį trimatėje erdvėje, suformuojamos beveik neribotos geometrijos sudėtingos mikrostruktūros, sudarytos iš ≈ 100 nm vokselių (erdvinių pikselių).
Daugiafotonė 3D litografija plačiai taikoma įvairiose aukštųjų technologijų pramonės šakose. Biomedicinoje ji naudojama kuriant mikroporėtus karkasus ląstelių auginimui ar implantavimui, lokalizuotus ir valdomo vėlinimo vaistų pristatymo nanosistemas. Optikoje ir fotonikoje ši technologija leidžia gaminti itin preciziškus mikro-optinius elementus ir iš jų sudarytus sudėtinius 3D komponentus, tokius kaip nanolęšiai ar šviesolaidžių jungtys. Mikrofluidikoje ji taikoma gaminant laboratorijas „ant mikroschemos“ (Lab-on-a-Chip) medicininiams tyrimams ir analizėms. Elektronikos pramonėje daugiafotonė litografija leidžia kurti naujos kartos itin mažus jutiklius ir mikroschemas, o mechaninėse sistemose – gaminti mikrovariklius ir sudėtingas mikromechanines konstrukcijas. Kitaip sakant technologija naudinga ten, kur reikalingi trimačiai ir mikro- ar nano-dariniai iš įvairių medžiagų.
3D Structures on Fiber Tip. Source: FEMTIKA
Publikacijos reikšmė mokslui ir pramonei
Publikuota įvadinė apžvalga apima geriausią eksperimentavimo praktiką, paplitusius analizės metodus, aktualius taikymus bei ateities tendencijas. „Tokia publikacija suteikia visą reikalingą informaciją, padedančią įvertinti, pritaikyti ir įdiegti pažangiausią lazerinio 3D spausdinimo metodą savo laboratorinėje aplinkoje. Esu tikras, kad ji bus naudojama kaip edukacinė medžiaga VU ir už VU ribų paskaitų metu“, - teigia M. Malinauskas. Tikimasi, jog tai dar labiau paspartins šios technologijos vystymą mokslinėse laboratorijose ir diegimą aukštųjų technologijų įmonėse.
Lietuvoje jau veikia kelios pirmaujančios įmonės, dirbančios su daugiafotone 3D litografija/polimerizacija ir kuriančios šiam procesui pritaikytas lazerines mikroapdirbimo stakles – Femtika, Workshop of Photonics, Vital3D Technologies, Akoneer. Glaudus mokslininkų ir pramonės bendradarbiavimas paspartina mokslinių žinių komercializavimą, o tai padeda didinti pramonės konkurencingumą globaliame inovacijų pasaulyje. Tikimasi, kad toliau vystomas bendradarbiavimas ir straipsnio įžvalgos, prisidės prie pramonės stiprėjimo ir naujų produktų kūrimo, kurie atvers galimybes įmonėms užimti lyderio pozicijas tarptautinėje rinkoje.
Moksliniai tyrimai ir studijos Vilniaus universitete
Vilniaus universiteto, Fizikos fakulteto, bakalauro, magistro ir doktorantūros pakopų studentai turi galimybę šia tema klausytis paskaitų ir atlikti praktinius darbus laboratorijoje.
Multiphoton 3D lithography: Nat Rev Methods Primers 5, 15 (2025). https://doi.org/10.1038/s43586-025-00386-y
Vizuali vadovo santrauka: Multiphoton 3D lithography | Nature Reviews Methods Primers
Laisvai skaitomas dokumentas internete: https://rdcu.be/edoxN
Lazerinės nanofotonikos grupės internetinė svetainė: Laser nanophotonics group - Faculty of Physics
LinkedIn profilis: Laser Nanophotonics Group | LinkedIn