研发团队下一步将开发可单步全息固化的光子芯片系统。

近日，麻省理工学院（MIT）与得克萨斯大学奥斯汀分校联合开发出了全球首款芯片级3D打印机原型。相关成果已发表于《自然》子刊，团队下一步将开发可单步全息固化的光子芯片系统。

据悉，原型芯片搭载 160 纳米厚光学天线（普通纸张约 10 万纳米厚），整体尺寸甚至小于 25 美分硬币，可通过毫米级光子芯片发射可重构光束，使树脂在可见光波长照射下快速固化成型。

研究人员透露，他们融合了硅光子学和光化学领域的技术，首次提出了基于芯片的3D打印机方案。他们强调，该系统仅包含一枚毫米级的单一光子芯片，无任何移动部件。该芯片向一个简单、静止的树脂槽发射可重构的可见光全息图，从而实现了非机械式的3D打印。

该团队通过实验，展示了一个受立体光刻启发的、基于芯片的3D打印机的概念验证版本。他们使用了可见光束转向集成光学相控阵和可见光固化树脂，首次展示了使用芯片系统进行3D打印。

值得一提的是，实验中的树脂经过特殊优化设计，可在特定可见光波长下迅速固化。研究人员成功打印出包括“M-I-T”字母在内的任意二维图案，全程仅需几秒时间。设备工作时，外部激光驱动天线向树脂槽发射可控可见光束。研究人员采用液晶材料制成紧凑型调制器（长约20微米），通过电场精确调控光束振幅与相位，实现非机械式光束转向。

研究人员宣称，他们的方法为实现下一代高度紧凑、便携且低成本的3D打印机解决方案迈出了第一步。仅用一枚光子芯片就能在手掌中秒级创建3D物体，这将变革现代制造业，正如3D打印已经彻底改变了创新者在现代社会几乎所有领域的创造方式。

目前的3D打印机依赖庞大且复杂的机械系统来实现材料的逐层叠加。这限制了打印速度、分辨率、便携性、外形尺寸和材料的复杂性。但麻省理工团队的最新创新解决了这些局限。

他们还创造了一种微型“牵引光束”（tractor beam），利用芯片发出的光束捕获和操控生物粒子。这可以帮助生物学家研究DNA或探究疾病机制，而不会污染组织样本。

这个微型装置使用高度聚焦的光束来捕获和操控细胞。这项创新为集成光学镊子（optical tweezers）引入了一种新模式，极大地扩展了其效用及与现有应用（尤其是生物实验）的兼容性。

研究人员预计，这项工作中引入的基于芯片的3D打印技术，有潜力为下一代3D打印机提供高度紧凑、便携且低成本的解决方案。根据团队的方法，这种解决方案将为生成3D物体提供更易获取且更快速的机制，影响包括军事、医疗、工程和消费领域在内的广泛应用领域。

迄今为止，已有多种3D打印方法实现了商业化，包括挤出（extrusion）、粉末床熔融（powder-bed fusion）、喷墨（jetting）和光诱导聚合（light-induced polymerization）等技术。在消费级层面，熔融沉积建模（Fused Deposition Modeling, FDM），一种基于挤出的方法是最广泛使用的3D打印类型。

*声明：本文系原作者创作。文章内容系其个人观点，我方转载仅为分享与讨论，不代表我方赞成或认同，如有异议，请联系后台。

想要获取半导体产业的前沿洞见、技术速递、趋势解析，关注我们！

智汇长三角 · 珞珈链苏城｜昆山共话变局与方向日前，智汇长三角·珞珈链苏城——科技赋能产业升级与长三角高质量发展论坛暨武汉大学科技企业家项目说明会在昆山圆满举办。夏末的苏城，汇聚来自各地的企业家、专家与校友，共同探讨科技与产业的深度融合，共话长三角协同发展的新愿景