Исследователи из Стэнфорда реализовали технологию низкоэнергетической печати смолой с использованием фотонного повышающего преобразования

В лаборатории Конгрива Стэнфордского университета исследователи Трейси Х. Шлёмер и Дэниел Н. Конгрив исследуют практические возможности управления светом и цветом, последствия которых простираются от 3D-печати до солнечная энергия.

Ключ к их исследованиям лежит в процессе, известном как апконверсия, который может преобразовывать фотоны с низкой энергией в фотоны с более высокой энергией. Хотя это явление изучается на протяжении десятилетий, недавние достижения в области материалов и технологий сделали его более практичным. Шлёмер и Конгрив используют метод, называемый триплет-триплетной аннигиляцией, используя большое количество материалов и маломощные лазеры.

Benchy, напечатанный с помощью нового процесса. (Изображение предоставлено: Стэнфордский университет) <п>Исследование включает в себя инновационное применение 3D-печати. Команда использует процесс, который меняет цвет света, что делает его ценным инструментом для точного аддитивного производства. В своем подходе они диспергируют наночастицы с сенсибилизаторами и аннигиляторами в смоле. Вместо того, чтобы начинать с синих или УФ-фотонов, которые традиционно используются для отверждения смолы в 3D-печати, они используют красный лазерный луч.

Важнейшим аспектом их техники 3D-печати является вышеупомянутое явление повышающей конверсии, которое происходит при определенной интенсивности света. Фокусируя красный лазерный луч на определенной точке в ванне смолы, они увеличивают его интенсивность, вызывая преобразование с повышением частоты, создавая небольшую точку синего света в фокусной точке. Этот синий свет отверждает смолу в этом месте. Перемещая фокус, они могут создавать сложные трехмерные объекты внутри бассейна смолы. Весь этот процесс можно выполнить с помощью лазера малой мощности, похожего на обычную лазерную указку.

Другое применение их работы — повышение эффективности солнечных батарей. Современные однопереходные солнечные элементы используют лишь часть доступного солнечного света, что ограничено несоответствием между цветами падающего света и энергетической запрещенной зоной ячейки. Преобразуя фотоны с низкой энергией в более полезные фотоны с высокой энергией, они стремятся повысить производительность солнечных батарей.

Этот новый метод 3D-печати открывает возможности для быстрой и точной 3D-печати на наноуровне, избегая при этом проблемы разрушения смолы, вызванной мощными лазерами, что открывает новые возможности для передовых приложений 3D-печати. </п> <п>spectrum.ieee.org</п>