В работающем на базе Московского Физтеха Конструкторском бюро оптической литографии разработали оригинальный отечественный прибор — литограф для трёхмерной микропечати с разрешением 350 нанометров и возможностью формирования элементов размером до 150 нанометров. Такие микроструктуры используются в высокотехнологичных изделиях (например, в фотонике — для создания элементов интегральных схем, в медицине — для производства мембранных биоструктур или каркасов для тканевой инженерии).

Научная основа прибора была заложена в отделе люминесценции имени Вавилова ФИАН, где группа под руководством Алексея Витухновского исследовала физические принципы двухфотонной фотолитографии. Эти работы были продолжены и развиты в лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур, открытой в 2014 году на Физтехе в рамках программы «5-100». В 2022 году по итогам конкурса Министерства науки и высшего образования в 2022 году МФТИ получил государственное задание на создание однолучевого оптического литографа, работающего на принципе двухфотонной полимеризации и превышающего дифракционный предел. В 2025 году такая установка создана в виде действующего опытного образца. Над созданием такого литографа работает команда из 15 специалистов, включая кандидатов и докторов наук.

• Ключевым конкурентным преимуществом литографа КБ МФТИ является использование излучения ближнего инфракрасного диапазона вместо традиционного ультрафиолетового, что позволяет применять более доступные оптические компоненты и существенно снижает стоимость владения. Это делает прибор экономически выгодным для экспериментальных предприятий и научных групп, занятых наукоёмкими проектами без необходимости масштабного производства. Дополнительным фактором импортозамещения является использование российских прозрачных фотополимеров, разработанных Нижегородским институтом металлоорганической химии Российской академии наук.

По своей сути, новый литограф представляет собой 3D-принтер, работающий в микронном масштабе и способный создавать не просто двумерные рисунки, а сложные трёхмерные формы, например, каркасы для тканевой инженерии или микрофильтры. В фотонике прибор позволяет изготавливать микрооптические элементы, такие как микролинзы для повышения светочувствительности матриц камер. Создание таких устройств внутри страны напрямую поддерживает технологический суверенитет, поскольку их зарубежные аналоги труднодоступны для закупки.

Новый литограф успешно прошёл приёмочные испытания, и готова полная рабоче-конструкторская документация для передачи в его производство. Планируется организовать совместное производство с индустриальными партнёрами — предприятиями «Промислаб» и НПЦ «Лазеры и аппаратура». Основными заказчиками продукции новой установки выступят научные центры и наукоёмкие компании.

• Как устроен процесс литографической трёхмерной печати? По информации разработчиков, он начинается с нанесения жидкого фотополимера-мономера на подложку из стекла или кремния. Подложка фиксируется в системе позиционирования под объективом, подобно микроскопу. Затем с помощью специального программного обеспечения задаются параметры будущей трёхмерной структуры. Под действием сфокусированного излучения в фокальной плоскости объектива происходит локальная полимеризация материала, а перемещение позиционера позволяет строить объёмный объект поэлементно. Весь процесс занимает несколько минут, а результат контролируется с помощью встроенного микроскопа, выводящего изображение на экран.

Добавим, что параллельно в Конструкторском бюро оптической литографии МФТИ ведутся другие перспективные разработки, включая два проекта, поддержанные Российским научным фондом, а также опытно-конструкторская работа по созданию лазерного анализатора размера частиц для медицины и фармакологии.

Источник фото: МФТИ/Наталья Арефьева

Источник