美国国家科学基金会资助加州大学圣巴巴拉分校开展纳米3D打印（2PP）项目

频道：技术日期：2026-07-01 浏览：1

2026年7月1日，加州大学圣巴巴拉分校已从美国国家科学基金会获得 115 万美元，用于购置基于双光子光刻 (2PP) 的纳米级3D 打印系统。2PP技术将增材制造从平面层叠扩展到真正的三维结构，分辨率可达 10 纳米。这项由电气与计算机工程教授加兰·穆迪（Galan Moody）及其四位共同首席研究员领导的科研项目，将为加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）的纳米制造中心引进美国最先进的快速纳米打印系统之一。与通过堆叠平面层构建物体的传统3D打印不同，双光子打印（2PP）技术能够制造具有真实深度的复杂几何形状，不受表面平面或传统制造工艺的限制。

负责人在提案中写道：“2PP系统的独特功能为复杂结构和器件的纳米和微米制造开辟了新的途径，不再受几何形状的限制，也不再局限于二维平面。”虽然校外商业代工厂也能提供纳米级光刻技术，但穆迪指出一个关键区别：这些工厂都无法以快速原型制作所需的吞吐量，在纳米级分辨率下生产复杂的3D结构。这套新系统直接弥补了这一空白，加州大学圣巴巴拉分校也因此成为美国少数几所拥有此类先进设备的大学之一。

△共同首席研究员安德鲁·杰伊奇将利用这项新技术制造出如图所示的离子阱。图片由布莱恩·朗提供

一台打印机，五个研究前沿

这套设备旨在服务于广泛的研究领域。穆迪将利用它开发用于量子纠缠分发和网络的光子芯片设计。物理学家安德鲁·杰伊奇将应用2PP系统微打印用于光钟的3D离子阱，制作目前校外供应商无法以所需速度制造的结构原型。生物工程教授马利·杜威将打印用于骨骼修复研究和珊瑚再生应用的图案化生物材料支架。化学工程师苏米塔·彭纳瑟将在芯片上制造用于治疗性植入系统的微流控通道。物理学家安德里亚·杨将利用2PP系统构建纳米超导量子干涉器件（nano-SQUID），可连接到原子力显微镜上，用于先进的材料表征。

构建劳动力储备

除了科研之外，穆迪公司还将劳动力发展列为核心优先事项。培训对象将不再局限于加州大学圣巴巴拉分校的研究生，还将扩展到当地社区学院的学生，例如通过CC-PRIME（中央海岸区域产业导向型微纳米技术教育合作项目），项目由加州纳米系统研究所运营，并以圣巴巴拉城市学院为核心。穆迪说：“如果学生拿到证书，证明‘我参加过这些训练营’，那么他们就会成为公司的宝贵人才。这可能会让一些学生想，‘嘿，我能做到。我掌握了技能。现在就去找份工作吧。’”这项计划将学生直接与区域科技公司联系起来，培养了一支微纳米技术人才队伍，成员无需高级学位即可参与尖端制造工作。

2PP进军大学实验室

双光子聚合（2PP）长期以来被公认为最精确的增材制造工艺，但以往只有少数专业机构和商业供应商能够使用这项技术。大多数从事纳米尺度研究的大学研究人员不得不依赖校外代工厂，这些工厂虽然能够提供高分辨率的零件，但却无法满足量子光子学、微流控和生物医学等领域下一代器件日益增长的复杂三维几何形状需求。加州大学圣巴巴拉分校的这项资助正是为了弥补这一缺口。2PP技术的学术应用正在加速扩展。维也纳工业大学、加州理工学院和亚琛工业大学的研究人员与材料公司UpNano合作，首次对通过2PP技术生产的大块样品进行了标准化力学测试。研究团队认为，这一里程碑对于推动2PP技术走向工业应用至关重要。

另外，伯明翰大学和南昆士兰大学的研究人员利用 2PP 技术制造了带有侧通道的微针，用于药物输送；而弗莱堡大学的一个团队与 Nanoscribe 公司合作，以亚微米分辨率生产了表面粗糙度低至 6 纳米的玻璃二氧化硅微结构。