7 月 6 日消息，麻省理工學院(MIT)與得克薩斯大學奧斯汀分校聯合開發出了全球首款芯片級 3D 打印機原型。相關成果已發表于《自然》子刊，團隊下一步將開發可單步全息固化的光子芯片系統。
據介紹，原型芯片搭載 160 納米厚光學天線(普通紙張約 10 萬納米厚)，整體尺寸甚至小于 25 美分硬幣，可通過毫米級光子芯片發射可重構光束，使樹脂在可見光波長照射下快速固化成型。
這款概念驗證設備由單枚光子芯片構成，無任何活動部件。芯片表面集成微米級光學天線陣列，通過操控光束射入特制樹脂槽。
據介紹，這種樹脂經過特殊優化設計，可在特定可見光波長下迅速固化。研究人員成功打印出包括“M-I-T”字母在內的任意二維圖案，全程僅需幾秒時間。后續，科研人員希望使樹脂槽底部的光子芯片發射三維全息可見光，從而一步完成物體整體固化。這種便攜設備有望應用于醫療定制(如手術器械部件)與工程現場快速原型制作。
設備工作時，外部激光驅動天線向樹脂槽發射可控可見光束。研究人員采用液晶材料制成緊湊型調制器(長約 20 微米)，通過電場精確調控光束振幅與相位，實現非機械式光束轉向。
論文作者、電子工程與計算機科學系教授耶萊娜?諾塔羅斯(Jelena Notaros)表示：“該系統正在徹底重新定義 3D 打印機的概念。它不再是實驗室工作臺上的大型設備，而是手持便攜的工具。這項技術可能催生的新應用以及它對 3D 打印領域的改變令人振奮。”
研究核心突破源于硅光子學與光化學的跨學科結合。諾塔羅斯團隊此前開發的集成光學相控陣系統，通過芯片表面微天線陣列操控光束方向。與此同時，奧斯汀分校佩奇團隊(Page Group)首創了可見光波長快速固化樹脂技術 —— 這也是芯片級 3D 打印機的關鍵所在。
論文第一作者薩布麗娜?科爾塞蒂(Sabrina Corsetti)解釋道：“過去用于激光雷達的紅外波長光子芯片難以實現樹脂完全固化。此次我們通過可見光固化樹脂與可見光發射芯片在標準光化學和硅光子學之間找到交匯點，兩種技術的融合催生了全新概念。”
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