一项新的研讨发现，运用全息图，纳米级3D打印机现在能够快速制作细节小于可见光波长的杂乱物品。这项研讨能够快速制作纳米技能阵列的电线、透镜、旋转磁齿轮和其他结构，然后能够运用于电子、光子学、微型机器人等范畴。

  现在，制作具有杂乱形状的纳米级物体的最准确的3D打印技能可能是双光子光刻。这种办法依赖于只要当液体树脂一起吸收两个光子而不是一个光子时才会固化的液体树脂。这使得能够准确制作具有体素的物品，体素的3D等效像素标准只要几十纳米。

  但是，双光子光刻已被证明关于大规划实践运用来说太慢且贵重。这在很大程度上使它成为一种贵重的试验室东西来出产显微原型。

  这种新办法能够制作杂乱的微观3D物体，例如字母、数字、戒指、透镜和齿轮，这些物体能够经过施加磁场进行长途操控。

  从前的研讨企图将双光子光刻中运用的激光束分割成多个焦点，以加速制作速度。但是，这种战略一般依然完成每秒仅约10000个别素和每小时小于0.1立方毫米的打印速度。此外，这种办法一般无法操控每个独自激光器的焦点，因而无法发生高度可变的结构。

  但是，一种新的双光子光刻技能能够以高达每秒200万体素和每小时4.5至54立方毫米的速度打印纳米级3D物体。此外，科学家们指出，它完成了高达90纳米的分辨率，这是迄今为止在高通量双光子光刻技能中所见的最佳分辨率。此外，他们弥补说，该团队的新工艺能够一起操作多达2000个可独自编程的激光焦点来制作杂乱的结构，这是迄今为止在高通量双光子光刻中最常见的。

  香港中文大学光学科学家Shih-Chi Chen表明：“吞吐量的添加意味着本钱大幅下降，该技能现在能够以更合理的价格和制作速度用于工业规划的运用”。

  固化双光子光刻中运用的树脂需求极高的激光强度。运用多个激光焦点会添加所需的激光功率，而一般用于双光子光刻的激光器简直无法供给支撑超越 50 个焦点所需的功率。相比之下，新办法运用了峰值功率约为10吉瓦的近红外激光。

  一般，双光子光刻依赖于接纳大约10000个低功率激光脉冲的焦点，以便彻底固化体素。但是，这项新技能运用的激光发射速度比双光子光刻中一般运用的激光慢几十到数十万倍。为了进行补偿，新技能运用单个脉冲来固化每个别素。科学家们说，这需求对光敏树脂进行很多的修补，以优化其印刷质量。

  研讨人员说：“咱们经过单脉冲曝光获得了最佳分辨率，这与完成高分辨率的传统办法彻底相反，即低平均功率和长曝光时刻”。

  新办法每秒发射一千个 100 飞秒长的脉冲，从显现全息图的数字微镜设备反射这些脉冲。科学家们能够运用全息图将每个激光脉冲分红多达 2000 个焦点，这些焦点具有独自可控的强度、方位和相位，能够一起并行操作。

  在试验中，研讨人员展现了他们的新办法能够制作杂乱的微观3D物体，例如字母、数字、环、透镜和相似打蛋器的结构。他们还制作了能够经过施加磁场来长途操控的磁性齿轮。

  在这项新研讨中，科学家们还泄漏，他们能够修正每个焦点的激光功率，以到达11种不同的强度水平。这种“灰度操控”可用于调整每个别素的巩固性和机械特性。科学家们指出，这项新技能显现的灰度操控精度超越99%，是并行双光子光刻技能中最高的。

  此外，研讨人员陈述说，这种新办法在双光子光刻中发生了迄今为止最高的能效。其他技能需求大约1.5到4瓦的操作功率，而新办法只需求400毫瓦的平均功率来操作 2000个焦点。

  纳米级3D打印的一个潜在运用是制作超结构资料，其结构具有重复图画，其标准小于其规划影响的任何力的波长。规划用于操作电磁辐射的光学超结构能够以意想不到的方法曲折光线，然后发生隐形大氅和其他设备。

  元结构研讨的最大应战之一是制作包括标准小于一微米的子特征，且总体上是其子特征大数千倍的方针。在试验中，科学家们泄漏他们的新技能能够制作一个大约1立方毫米巨细的网格，该网格由超越68万个具有小至700纳米的子特征的细胞组成。

  研讨人员现在正在探究运用人工智能经过他们的新技能生成最佳制作程序。研讨人员说，方针是让产品“具有更好的结构完整性、强度和均匀性”。