تحسن تكنولوجي كبير في إنشاء مكونات بصرية دقيقة في التخنيون

قام الباحثون بطباعة المكونات باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد قياسية ثم غمروها في سائل

المجلة المرموقة طبيعة الاتصالات يشير إلى تحسن تكنولوجي كبير في إنشاء مكونات بصرية دقيقة: طباعة المكونات باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد قياسية وغمرها في سائل. قاد التطوير طالب الدكتوراه ريوت أورانج كيديم والدكتور يوآف شيختمان من كلية الهندسة الطبية الحيوية في التخنيون.

يعد إنتاج مكونات بصرية دقيقة تحديًا علميًا تكنولوجيًا تمتد آثاره إلى العديد من المجالات العلمية والتطبيقية، بما في ذلك الفحص المجهري والتلسكوبات وأبحاث المواد والتصوير الطبي. ويتمثل التحدي الكبير بشكل خاص في إنتاج مكونات صغيرة تتطلب إنتاجًا ودقة على مقياس النانو (جزء من المليون من المليمتر). إن طرق الإنتاج التقليدية لهذه المكونات معقدة جداً ومكلفة وطويلة وتتطلب شروطاً بيئية صارمة (غرف نظيفة)، وأحياناً تقتصر على إنتاج أشكال معينة فقط.

طور باحثو التخنيون طريقة إنتاج جديدة لا تسمح فقط بإنتاج مكونات بصرية فعالة ودقيقة، ولكن أيضًا بالتغلب على القيود الأساسية في طرق الإنتاج التقليدية. يتم تنفيذ كل هذا باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد قياسية، والنتيجة: تصبح المكونات أرخص بعدة مراتب من حيث الحجم وتنفتح الإمكانية لإنتاج مكونات بأشكال لم تكن ممكنة حتى الآن، وفي المستقبل حتى المكونات التي لم يتم إنتاجها من قبل تم إنتاجها.

"الخدعة" التي طورها الدكتور شيختمان وريعوت أورانج كيديم هي ترسيب المكون البصري في سائل خاص، وهي خطوة تجعل المكون البصري يبدو أكبر بـ 1,000 مرة. تعتمد هذه "الحيلة" على اختيار سائل ملائم للمكون من حيث معامل الانكسار - وهي الكمية التي تصف سرعة الضوء داخل المادة. يتم اختيار السائل الخاص بحيث يكون معامل انكساره قريبًا جدًا من معامل انكسار المكون البصري، وبالتالي يتم "إضعاف" قوته الضوئية بعدة مراتب من حيث الحجم بالنسبة إلى قوته في الهواء. وتتطلب هذه الحقيقة زيادة في المكون البصري حتى يتمكن من تحقيق الغرض منه. وميزة هذه الطريقة هي أن مناعة المكون البصري لأخطاء التصنيع تزداد أيضًا، وبالتالي من الممكن طباعة المكون بأكمله باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد قياسية (في الواقع، تتم طباعة قالب يُسكب فيه بوليمر شفاف يشكل المكون نفسه). ويوضح الباحثون أن هذا يشبه التكيف التطوري لعين السمكة، التي تختلف بصريًا عن العين البشرية، ويرجع ذلك جزئيًا إلى حاجتها إلى العمل في بيئة واحدة (الماء) حيث يكون معامل الانكسار قريبًا من معامل الانكسار للعين البشرية. العين، على عكس الوضع في الهواء.

ولاختبار قابلية تطبيق هذه التقنية، قام الباحثون بتصوير الجسيمات ومزارع الخلايا وبالتالي أظهروا فعاليتها في تصوير المكونات الحية وغير الحية بشكل ثلاثي الأبعاد. ووفقا لهم، قد تكون هذه التكنولوجيا ذات صلة بمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك المعالجة بالليزر، والاتصالات، والفحص المجهري الدقيق، وإنتاج الأجهزة الشمسية والمكونات الإلكترونية (الطباعة الحجرية). علاوة على ذلك، فإن التكنولوجيا الجديدة مرنة للغاية ويمكن تكييفها مع الظروف التجريبية والظروف البيئية المتغيرة.

الدكتور يوآف شيختمان هو عضو في كلية الهندسة الطبية الحيوية ومعهد راسل بيري لتقنية النانو (RBNI) ومركز لوري لوكي متعدد التخصصات لعلوم الحياة والهندسة، وريوت أورانج كيديم طالب دكتوراه تحت إشرافه. تم دعم البحث الحالي بمنحة ERC (برنامج Horizon 2020)، ومؤسسة زوكرمان وهيئة الابتكار.

لمقال في المجلة العلمية طبيعة الاتصالات انقر هنا

للصور انقر هنا

بالصور:

1. الدكتور يوآف شيختمان
2. ريوت أورانج كيديم
3. في الصورة اليسرى وفي الصورة السفلية على اليمين - المكون البصري الذي تم إنشاؤه باستخدام قالب مطبوع على طابعة تجارية ثلاثية الأبعاد. أعلى اليمين - يتم وضع المكون البصري في حاوية لاستيعاب سائل ذي معامل انكسار مناسب.