Фотополимеризация — ключевой процесс в современной промышленности, позволяющий создавать полимерные материалы с заданными свойствами под воздействием света. Этот метод применяется в производстве микросхем, 3D-печати сложных объектов и даже в стоматологии при изготовлении имплантов. Однако традиционные технологии имеют ограничения, особенно когда речь идет о создании сверхмалых структур с высокой точностью. Российские ученые совершили прорыв в этой области, разработав новые фотоинициаторы, которые значительно повышают эффективность двухфотонной полимеризации — передового метода, используемого в нанотехнологиях и биомедицине.
Двухфотонная полимеризация отличается от классической тем, что для активации процесса требуется одновременное поглощение двух фотонов света, обычно инфракрасного диапазона. Это позволяет добиться беспрецедентной точности при создании микроскопических структур, что критически важно для производства микроэлектромеханических систем и биосовместимых имплантов. Однако до сих пор существующие фотоинициаторы не всегда обеспечивали достаточную стабильность и разрешающую способность.
Ученые из ИМХ РАН и МФТИ синтезировали два новых соединения типа A–π–D, в которых акцептором выступает индионовый фрагмент, а донором — производные сложных эфиров N–фенилдиэтаноламина. Особенность этих фотоинициаторов заключается в наличии метакриловых групп, которые не только повышают термическую устойчивость полимеров, но и снижают вымывание непрореагировавших компонентов, что критически важно для биомедицинских применений.
«Наши исследования показали, что замена изобутиратных групп на метакрилатные приводит к существенному улучшению механических свойств полимеров. В частности, при двухфотонной полимеризации мы смогли получить структуры с толщиной линий всего 90 нанометров, тогда как традиционные аналоги давали линии в 140 нанометров. Это открывает новые горизонты для нанолитографии».
Результаты экспериментов подтвердили, что новые фотоинициаторы обеспечивают более высокую точность и стабильность полимерных структур, что особенно важно для создания микрооптических элементов, биодатчиков и других высокотехнологичных продуктов.
Ранее ученые из Техасского университета в Остине (США) разработали новую технологию 3D-печати, которая позволяет в одном объекте точно объединять участки с мягкими и твердыми свойствами.