นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเพอร์ดูในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเทคนิคการโพลีเมอไรเซชันแบบสองโฟตอนใหม่ โดยเทคโนโลยีนี้ผสมผสานเลเซอร์สองตัวเข้าด้วยกันอย่างชาญฉลาดด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ในกรณีของเลเซอร์เฟมโตวินาทีที่มีกำลังลดลง 50 เปอร์เซ็นต์ ก็สามารถพิมพ์โครงสร้าง 3 มิติที่มีความละเอียดสูงที่ซับซ้อนได้ ซึ่งช่วยลดต้นทุนของกระบวนการพิมพ์ 3 มิติที่มีความละเอียดสูง จึงขยายขอบเขตการใช้งานได้มากขึ้น บทความวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Optics Express ฉบับล่าสุด
โพลีเมอไรเซชันแบบสองโฟตอนเป็นเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมแต่งขั้นสูงที่เน้นการใช้เลเซอร์เฟมโตวินาทีในการพิมพ์วัสดุในรูปแบบ 3 มิติที่แม่นยำ แม้ว่าเทคโนโลยีนี้จะยอดเยี่ยมในการสร้างโครงสร้างจุลภาคที่มีความละเอียดสูง แต่ต้นทุนที่สูงเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานอย่างแพร่หลาย
ด้วยเหตุนี้ ทีมงานจึงได้ผสมผสานเลเซอร์ที่มีต้นทุนค่อนข้างต่ำซึ่งปล่อยแสงที่มองเห็นได้เข้ากับเลเซอร์เฟมโตวินาทีที่ปล่อยพัลส์อินฟราเรดอย่างสร้างสรรค์ โดยลดกำลังของเลเซอร์เฟมโตวินาทีลงได้ 50 เปอร์เซ็นต์ แนวทางใหม่นี้ช่วยลดต้นทุนการพิมพ์ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
วิธีใหม่นี้ผสมผสานการดูดกลืนโฟตอนเดี่ยวของเลเซอร์ขนาด 532- นาโนเมตร นาโนวินาที เข้ากับวิธีการดูดกลืนโฟตอนสองอันของเลเซอร์เฟมโตวินาทีขนาด 800- นาโนเมตร เพื่อให้ได้สมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างการพิมพ์ด้วยเลเซอร์สองอัน ทีมงานได้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ใหม่เพื่อให้เข้าใจกระบวนการทางเคมีแสงที่เกี่ยวข้องได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น และเพื่อคำนวณผลเสริมฤทธิ์กันของกระบวนการกระตุ้นโฟตอนสองอันและโฟตอนหนึ่งอันได้อย่างแม่นยำ จึงมั่นใจได้ว่าจะยังคงได้ผลลัพธ์การพิมพ์ที่เหมาะสมที่สุดที่พลังงานเลเซอร์เฟมโตวินาทีที่ต่ำกว่า
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าสำหรับโครงสร้าง 2 มิติ วิธีใหม่จะลดพลังงานที่เลเซอร์เฟมโตวินาทีต้องใช้ลง 80 เปอร์เซ็นต์ และสำหรับโครงสร้าง 3 มิติ จะลดได้ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์
ทีมงานวิจัยกล่าวว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่มีความละเอียดสูงมีแนวโน้มการประยุกต์ใช้งานที่กว้างขวาง รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3 มิติ การพัฒนาไมโครโรบอตในสาขาชีวการแพทย์ และการสร้างโครงสร้าง 3 มิติหรือนั่งร้านสำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ
การพิมพ์ 3 มิติด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีโดยย่อคือปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในปริมาณที่น้อยมากเพื่อสร้างโครงสร้าง 3 มิติที่ละเอียด ถือเป็นเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยมากในการผลิตแบบเติมแต่งสมัยใหม่ แต่มีข้อจำกัดในแง่ของความเร็วในการพิมพ์และงบประมาณด้านพลังงาน ปัจจุบัน ทีมงานได้ก้าวข้ามอุปสรรคด้านต้นทุนด้วยการพิมพ์โครงสร้างที่มีความละเอียดสูงด้วยพลังงานเพียงครึ่งเดียว สิ่งที่มีค่าที่สุดก็คือ เทคโนโลยีใหม่นี้ยังสามารถผสานรวมเข้ากับระบบการพิมพ์ 3 มิติด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย ทำให้สามารถนำไปใช้งานในด้านชีวการแพทย์ หุ่นยนต์ขนาดเล็ก ไมโครออปติกส์ และสาขาอื่นๆ ได้เร็วขึ้น
