Полимерные и предкерамические смолы с выровненным показателем преломления для масштабируемой по высоте двухфотонной литографии

Двухфотонная полимеризация (direct laser writing two-photon polymerization, DLW-TPP) — это метод, основанный на нелинейном поглощении света для формирования наномасштабных 3D-структур. Хотя DLW-TPP обеспечивает требуемое наномасштабное разрешение, высота напечатанных объектов часто ограничена менее чем миллиметром. Это ограничение по высоте обусловлено необходимостью точной фокусировки лазерного луча на произвольной глубине внутри фотополимера, что требует согласования показателя преломления фотополимера с определёнными значениями; однако соответствующие методики не получили широкого распространения в открытой научной литературе. Для устранения этого пробела мы проверяем два универсальных и различных подхода к получению смол с согласованным показателем преломления — полимерных и предкерамических — и демонстрируем их работоспособность печатью тонких субмикронных элементов в 3D-структурах высотой до 2,5 мм. В частности, мы достигаем согласования показателя преломления путем смешивания коммерчески доступных смол либо путем ковалентной модификации функциональных мономеров. В работе исследуется зависимость формы вокселя от несоответствия показателей преломления и показано управление показателем преломления посредством смешивания и ковалентной модификации в неконвенциональной системе предкерамической смолы, чего ранее не демонстрировали. Мы демонстрируем гибкость материалов, получая 3D-структуры из кремнийоксикарбидов (silicon oxycarbide) из предкерамических резистов и одновременно устраняя ограничение по высоте деталей в обычной DLW-TPP.