Die Forschung zu diesen Ergebnissen geführt haben Mittel aus dem Europäischen Forschungsrates im Rahmen der Europäischen Union des Siebten Rahmenprogramms (FP7 / 2007-2013) / ERC Finanzhilfevereinbarung n o [291349] photonischer Mikrorobotik und von IIT SEED Projekt Microswim erhalten. Wir erkennen auch die Unterstützung durch die Ente Cassa di Risparmio di Firenze. Wir danken den gesamten Optik komplexer Systeme Gruppe bei LENS für Feedback und Diskussionen.

Hinweis: Dieses Protokoll enthält drei Schritte: IP-L-Gitter Vorbereitung für LC molekulare Orientierung, DLW in LCE und Lichtanschaltung Charakterisierung. Die schematische Laser - Direktschreibsystem ist in Figur 1, während die Mikromanipulationssystem ist in Abbildung 5 dargestellt. 1. IP-L Gittermuster Vorbereitung <ol><li> Nehmen Sie ein Mikroskop Abdeckschlitten (3 cm Durchmesser), und reinigen Sie es mit Aceton Linsengewebe. </li><li> Platzieren einige Abstandshalter (Glasmikrokugeln) mit Hilfe einer Metallspitze an 3 verschiedenen Stellen des Glasobjektträger etwa 0,5 cm entfernt von der Mitte. </li><li> Legen Sie eine andere Mikroskopobjektträger (1 cm im Durchmesser) auf der Oberseite der Abstandshalter. Verwenden Sie eine Spitze vorsichtig auf die Oberseite des oberen Glasobjektträger zu drücken. </li><li> Einen Tropfen (ca. 2 &amp; mgr; l) von UV-härtenden Kleber auf drei verschiedenen Punkten jeweils an der Grenze des oberen Glases. </li><li> Bevor der Klebstoff dringt zu viel into die Lücke, UV-Licht verwenden, den Kleber zu verfestigen. Die Zelle wird nun gebildet. </li><li> Einen Tropfen (etwa 10 ul) von IP-L-Harz auf der Grenze der Zelle unter Verwendung einer Pipette. Warten für ein paar Minuten, bis die Flüssigkeit in den gesamten Bereich der Zelle infiltriert wird. </li><li> Benutzen Sie Klebstoff in die Zelle auf dem Probenhalter zu fixieren und legen Sie sie in den direkten Laser-Schreibsystem. </li><li> Wählen Sie eine 100X Ziel und finden Sie die Schnittstelle an der oberen Innenfläche, gefolgt von Neigungskorrektur auf dieser Oberfläche. </li><li> Schreiben die Strukturen entworfen IP-L Gittermuster mit einer Laserleistung und einer Abtastgeschwindigkeit von 6 mW und 60 &amp; mgr; m / sec, respectively. Die Gittermuster werden durch IP-L-Kurve oder gerade Linien. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 1.8 und 1.9 auf der unteren Innenfläche. </li><li> Nehmen Sie die Zelle aus, und tauchen Sie die Probe in einem 2-Propanol-Bad, ohne die Zelle zu öffnen, für 12 bis 24 Stunden. </li><li> Nehmen Sie die Zelle aus dem Lösungsmittel und trocknet es auf der Heizplatte (50 ° C) für 10 - 20 min. </li></ol> 2. LCE Mikrostrukturierungs <ol><li> Messen Sie ~ 300 mg Monomer-Mischung auf die Waage. Siehe die molekulare Zusammensetzung in Tabelle 1. </li><li> Setzen Sie die vorbereitete Mischung in einer Glasflasche, und legte sie auf einer heißen Platte Satz bei 70 bis 80 ° C. </li><li> Warten Sie, bis das Pulver schmilzt, fügen Sie einen Magnetrührer, und mischen Sie die Mischung für 1 Stunde (90 bis 150 Umdrehungen pro Minute). </li><li> Legen Sie die Zelle auf der heißen Platte bei 60 ° C. </li><li> Einen Tropfen (etwa 20 ul) der Mischung auf dem Rand der kleineren Glasobjektträger, und warten, bis die Flüssigkeit in die Zelle eindringt. </li><li> Übertragen, um die Zelle zu dem optischen Mikroskop mit einem gekreuzten Polarisator und einem Temperaturregler. Halten Sie alles in der Dunkelheit während der Übertragung, und legte einen Orange-Filter vor der Beleuchtungslampe des UV-Filters aus. </li><li> Erhöhen Sie die Temperatur der Zelle über 60 ° C durch einen Temperaturregler auf dem Mikroskop, dann sinken die Temperatur (2 bis 10 ° C pro min), Der Temperaturbereich für die LC-Phase zu messen. Auch eine Mischung mit verschiedenen molekularen Zusammensetzung hat eine andere LC Phasentemperatur. Eine gute homogene nematische LC-Phase kann durch Beobachten des Bildkontrastes Inversions erkannt werden, während die Probe alle 45 ° in Bezug auf den Polarisator Achse dreht. </li><li> Befestigen Sie die Zelle auf dem Probenhalter, legen Sie sie in das DLW-System, und stellen Sie die Temperatur der LC-Phase zu erreichen (gemessen in Schritt 2.7). </li><li> Finden Sie die Schnittstelle an der unteren Innenfläche und führen Sie die Neigungskorrektur ein 100X Ziel, oder ein 10X-Objektiv ohne die Schnittstelle zu finden. </li><li> Schreiben Sie die LCE-Strukturen durch die Verwendung von DLW mit einer Laserleistung und einer Scangeschwindigkeit von 4 mW und 60 &amp; mgr; m / sec auf der unteren Glasträger durch 100X Ziel verwenden. Verwenden Sie andernfalls mit einer Laserleistung und einer Scangeschwindigkeit von 14 mW und 60 &amp; mgr; m / s unter Verwendung von 10X-Objektiv (LCE Struktur wird während der gesamten Probendicke hergestellt). </li><li> Nehmen Sie die Zelle aus, und verwenden Sie eine KlingeÖffnen Sie die Zelle, die die obere Glasobjektträger zu entfernen. </li><li> Tauchen Sie die Strukturen in einem Toluolbad für 5 min. </li><li> Nehmen Sie die Probe aus, und in der Luft trocknen für 10 min. </li></ol> 3. Charakterisierung von Lichtansteuerung von LCE Microstructures <ol><li> Legen Sie die Probe in dem optischen Mikroskop (20fach) und Fokus eines Laserstrahls (CW, 532 nm, 50 bis 500 mW) von 10X-Objektiv auf den Strukturen. </li><li> Beachten Sie Licht induzierte Verformung durch das optische Mikroskop-CMOS-Kamera (Bildrate 25,8 fps). </li><li> Verwenden Sie die manuelle Steuerung des Mikromanipulationssystem (Abbildung 5) an einer Position der Glasspitze zu setzen nahe der LCE Mikrostrukturen. </li><li> Schalten Sie den Laser bei niedriger Leistung (~ 20 mW), um die Temperatur des LCE (aufgrund der Lichtabsorption) zu erhöhen und damit die Struktur zu erweichen. </li><li> Verwenden Sie eine Glasspitze ein LCE Mikrostruktur zu holen, und halten Sie ihn in der Luft. Dieses Verfahren ist notwendig, um die Adhäsion von Glasoberfläche zu vermeiden. </li><li> FassE den Laser hoher Leistung (&gt; 100 mW) und die LCE Struktur deformieren beobachten. </li><li> Nehmen Sie das Licht induzierte Verformung mit der Mikroskopkamera. </li></ol>

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Lett. 498, 188-191 (2010).</li><li>Zeng, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-fueled+microscopic+walkers.">Light-fueled microscopic walkers.</a> Adv. Mater. 27, 3883-3887 (2015).</li><li>Flatae, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+controlled+elastic+microcavities.">Optically controlled elastic microcavities.</a> Light: Science &amp; Applications. 4, 282 (2015).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

IP-L Mikrogitterorientierung Technik wurde mit DLW integriert flüssigkristalline Monomere zu orientieren. Die anschließend laser geschrieben LCE Mikrostrukturen können auch mit der vorgesehenen Ausrichtung in der Mikroskala strukturiert werden. Diese Technik erlaubt es uns Verbindung LCE Elemente zu schaffen, die mehrere Funktionalitäten unterstützen können. Mit hervorragenden Fähigkeit , genaue 3D - Mikrostrukturen und Kontrolle der Betätigung zu schaffen , erwarten wir, dass diese Technik für die Erstellung von Elastomer auf Basis mikroskopischen Roboter 14 verwendet werden, und eine Fülle neuer Strategien für die Gewinnung von Licht abstimmbare Geräte 15 zu öffnen. Es gibt zwei wichtige Schritte bei der Vorbereitung. Die erste ist, dass die beiden Gläser der Zelle sollte fest (Schritt 1.4, 1.5) verklebt werden. Die UV-Härtung Leim bewahrt die Stabilität der Zellgeometrie während der Entwicklung: die Bewegung eines Glas der Zelle in Bezug auf die andere in einer worst Ausrichtung führen vonder LCE. Zweitens sollte die Laser-Schreibgeschwindigkeit während der LCE Struktur schriftlich so hoch wie möglich, während 100X Ziel gewählt wird. Aufgrund der starken Schwellung des LCE während des Laserschreibprozesses würde die gequollenen Struktur die vorgesehene Position aus, wodurch die Qualität der hergestellten Aktuatoren beeinflussen. In einigen Fällen wird das Licht induzierte Verformbarkeit beobachtet in den Strukturen zu verschlechtern. Dies könnte aufgrund der Farbstoffbleich unter hoher Beleuchtungsstärke sein. Sobald die Farbstoffmoleküle sind ausgeschaltet worden ist, verhält sich die Struktur LCE als transparentes Medium und die Lichtabsorption / Licht induzierte Verformung unterdrückt wird. Eine niedrigere Laserleistung würde für die Betätigung von Mikrostrukturen LCE sicherer. Es gibt auch einige Nachteile dieses Verfahrens. Erstens nimmt der gesamte Prozess eine relativ lange Zeit. Um die Zellenkonfiguration, die erste IP-L-Entwicklungsprozess (hergestellt durch Eintauchen des Samp zu haltenle in einem Lösungsmittel Bad) in 2-Propanol durchgeführt, ohne die Zelle zu öffnen. Die Entwicklungszeit hängt also von der Zellengröße und der Dicke des Spaltes, und dauert in der Regel 12 bis 24 Stunden. Ersetzen der IP-L mit anderen Laser beschreibbaren Muster Gitter, wie Laser-induzierte Ablationsmusters und laserinduzierten Oberflächen chemisch modifiziert, könnte in LC Ausrichtung zur Folge haben und in einer großen Verringerung der Herstellungszeit. Zweitens ist LCE eine weiche Materie, die immer Haftung auf dem Glassubstrat leidet. Licht induzierte Verformung wurde unterdrückt, wenn die Mikrostrukturen auf der Oberfläche haften. Drittens wird die Höhe der Struktur durch die Dicke der Zelle und dem Ziel Arbeitsabstand begrenzt. In der Laser-Schreibsystem ist die maximale Höhe etwa 100 &amp; mgr; m. Kürzlich 3D entwickelten Drucktechniken könnte ein guter Kandidat für die Erstellung von Licht betätigt LCE Struktur von mesoskopischen zu makroskopischen Maßstab sein. Jedoch Beibehaltung der molekularen Orientierung während der Polymerisation konntesein in der Hauptsache betreffen. Diese Technik ist einzigartig, weil ermöglicht eine 3D-Freiform-Stellantriebe an der wirklich mikroskaligen zu erhalten, die mit anderen Techniken nicht möglich ist. LCE Mikrostrukturen mit unterschiedlichen Molekülorientierungen und Funktionalitäten strukturiert werden. Die Umsetzung einer solchen Technik, die von weiteren chemischen Technik, ermöglicht die Aktoren empfindlich auf andere Reizquellen zu machen und öffnet sich zu einer effizienten Mikroroboter und weiche photonischer Bauelemente zu entwickeln.

Mikroaktuatoren sind mikroskopische Strukturen, die externe Energie für den Betrieb eines anderen Mechanismus oder System übertragen kann. Durch die kompakte Größe und Fernsteuerungsfähigkeit, haben sie weit verbreitet in Lab-on-Chip - Systeme 1, Mikro-sensing 2 und Mikro Robotik 3 verwendet. Die Stellantriebe bisher verfügbaren können in einer Hydrogelmatrix 4, Kontraktion / Biege 5 in einer Richtung mit dem externen Feld nur einfache Maßnahmen, wie Schwellungen / Kollaps führen. Obwohl die kürzlich entwickelten Techniken Strukturen mikroskopischen Maßstab Betätigungs herzustellen aktiviert haben 6 ist es immer noch eine große Herausforderung , diese Betätigungen in der gleichen Längenskala zu steuern. Dieses Papier berichtet über eine Methode 3D-Licht-Mikrostrukturen mit steuerbaren Betätigungseigenschaften aktivieren vorzubereiten. Die Technik basiert auf der direkten Laserschreibens (DLW), und es wird in flüssigkristalline Elastomere (LCEs) demonstriert. LCEs sind soft Polymere, die die Eigenschaft des Elastomers und flüssigkristalline Orientierung zu kämmen. Diese Materialien sind in der Lage große Verformung (20-400%) unter verschiedenen Arten von externen Stimuli 7. Der Vorteil von LCEs für Mikroaktorik Verwendung ist die Bequemlichkeit der Technik molekularen Ordnung in den Strukturen, die 8 zur Steuerung der Betätigung im mikroskopischen Maßstab ermöglicht. LC-Monomere werden mit Acrylatanteil synthetisiert, so dass ein einstufiges Photopolymerisation. Diese Eigenschaft ermöglicht den Zugriff auf verschiedene Arten von lithographischen Techniken für die Herstellung von 3D-Mikrostrukturen. Azo-Farbstoffe als fotoreaktionsMoleküle an das Polymernetzwerk durch Co-Polymerisationsverfahren verbunden. Solche Moleküle kombinieren ihre starke Licht Reaktion Fähigkeit (trans - cis - Isomerisierung) mit dem Licht induzierte Erwärmung des Systems Licht kontrollierte Deformation ergab. DLW ist eine Technik, Polymerstrukturen in einem lichtempfindlichen Materi zu erhaltenal durch räumliche Steuerung eines fokussierten Laserstrahls 9. DLW ermöglicht die Erstellung von 3D - Freiformstrukturen in LCE ohne 6 , um die molekulare Ausrichtung zu verlieren. Es gibt mehrere Vorteile der DLW bei der Herstellung von LCE Mikroaktuatoren. Erstens kann die Auflösung der Submikrometerbereich zu erreichen, und die Strukturen sind wirklich 3D - 6. Zuvor Methoden berichtet LCE Mikroherstellung, z. B. maskierte Belichtung 10 und Replika 11 geformt wird , zur Verfügung gestellt Auflösung von bis zu etwa 10 &amp; mgr; m und haben nur 2D - Geometrie. Zweitens ist DLW eine berührungslose Herstellungsverfahren. Ein geeignetes Lösungsmittel können qualitativ hochwertige Strukturen Beibehaltung der Konfiguration entworfen entwickeln. Replica Formtechnik gibt selten Submikrometerauflösung 12 und die strukturelle Qualität ist schwer zu kontrollieren. Drittens bietet Laser - Schreib vielfältige Optionen für die lokale LC Orientierung auf der mikroskopischen Skala 8,13. Unter den verschiedenen Arten von LC Orientierungstechniken ist das Reiben der most effiziente Art und Weise LC-Moleküle zu orientieren und wurde bei der Herstellung von LCE-Dünnschicht weit verbreitet. Dies wurde durch Reiben auf Polymerschichten zu erzeugen Mikronuten auf den inneren Oberflächen einer Zelle infiltriert durch LC-Monomeren im allgemeinen erreicht. Aufgrund der Oberflächenverankerungswirkung sind solche Mikronuten Lage, das LC-Molekül entlang der Rillenrichtung zu orientieren. DLW ermöglicht die direkte Herstellung dieser Mikronuten auf dem ausgewählten Bereich in der vorgefertigter Richtung mit einer viel höheren Genauigkeit. All diese Eigenschaften machen DLW eine perfekte, einzigartige Technik zur Herstellung und Kontrolle der Betätigung im mikroskopischen Maßstab. Basierend auf DLW, LCE Mikrostrukturen können mit unterschiedlichen Molekülorientierungen strukturiert werden. Mit Verbindung Ausrichtung innerhalb einer einzigen LCE Struktur, werden multifunktionale Ansteuerungen möglich. Das Verfahren kann zur Herstellung von LCE Mikroaktuatoren mit jeder Art von LC Monomermischung verwendet werden. Durch weitere Verfahrenstechnik ist es möglich, das zu machen,Aktoren empfindlich auf andere Reizquellen, z. B. Feuchtigkeit oder Beleuchtung mit unterschiedlichen Wellenlängen.

<table><tbody><tr><td>Molecular: LC monomer</td><td>SYNTHON Chemicals GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>ST03866</td><td>~78 mol% in the mixture</td></tr><tr><td>Molecular: LC crosslinker</td><td>SYNTHON Chemicals GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>ST03021</td><td>20 mol% in the mixture</td></tr><tr><td>Molecular: Azo dye</td><td>Synthesis referring to Ref. 6</td><td></td><td>1 mol% in the mixture. Light sensitive component, can be excluded in the fabrication for heat driven actuators.</td></tr><tr><td>Molecular: Initiator</td><td>Sigma</td><td>Irgacure 369</td><td>1 - 2 mol% in the mixture</td></tr><tr><td>Spacer</td><td>Thermo scientific</td><td></td><td>Microsphere with diameter from 10 to 100 &amp;micro;m.</td></tr><tr><td>IP-L</td><td>Nanoscribe GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV curing glue</td><td>Homemade</td><td></td><td>IP-L with 1 wt% initiator (Irgacure 369)</td></tr><tr><td>Microscope cover slide</td><td>MENZEL-GL&amp;Auml;SER</td><td></td><td>Diameter: 1 or 3 mm, Thickness: 0.16 - 0.19 mm</td></tr><tr><td>UV LED lamp</td><td>Thorlabs</td><td>M385L2-C4</td><td>Wavelength: 385 &amp;#177; 10 nm</td></tr><tr><td>532 nm laser</td><td>Shanghai Dream Lasers</td><td>SDL-532-500T</td><td>500 mW laser</td></tr><tr><td>Direct Laser Writing system</td><td>Nanoscribe GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hot plate</td><td>Linkam Scientific Instruments Ltd.</td><td>PE120</td><td>Temperature range: -20 to 120 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Microscope</td><td>Zeiss</td><td>Axio Observer A1</td><td>With crossed polarizers</td></tr><tr><td>Micro-manipulator</td><td>Narishige</td><td>MHW-3</td><td></td></tr></tbody></table>

free-form light actuators &#8212; fabrication and control of actuation in microscopic scale

Flüssigkristalline Elastomere (LCEs) sind intelligente Materialien zu einer reversiblen Formänderung in Reaktion auf äußere Reize und haben die Forscher die Aufmerksamkeit in vielen Bereichen angezogen. Die meisten Studien konzentrierten sich auf makroskopischer LCE Strukturen (Folien, Fasern) und deren Miniaturisierung ist noch in den Anfängen. Kürzlich Lithographietechniken entwickelt, z. B., Maskenbelichtung und Replika Guß, nur für die Erstellung von 2D - Strukturen auf LCE - Dünnschichten ermöglichen. Direkte Laserschreiben (DLW) eröffnet den Zugang zu wirklich 3D-Fertigung im mikroskopischen Maßstab. Doch zur gleichen Längenskala, die Betätigung Topologie und Dynamik zu steuern bleibt eine Herausforderung. In diesem Papier berichten wir über eine Methode, um die Flüssigkristall (LC) Molekülausrichtung in den LCE Mikrostrukturen beliebiger dreidimensionaler Form zu steuern. Möglich wurde dies durch eine Kombination von direkten Laserschreiben sowohl für die LCE-Strukturen als auch für micrograting Muster zu induzierenlokale LC-Ausrichtung. Verschiedene Arten von Gitterstrukturen wurden verwendet, um unterschiedliche Ausrichtungen LC einzuführen, die anschließend in die LCE Strukturen gemustert werden kann. Dieses Protokoll ermöglicht eine von mehreren Funktionen LCE Mikrostrukturen mit technisch Ausrichtungen der Lage führen mehrere opto-mechanische Betätigung, so in der Lage zu erhalten sein. Anwendungen finden sich in den Bereichen abstimmbaren Photonik, Mikrorobotik, Lab-on-Chip-Technologie und andere vorgesehen werden.

Abbildung 1 zeigt die optische Einrichtung für Laserbeschriftung. Das System besteht aus einem 780 nm-Faserlaser 130 fsec Impuls mit der Wiederholungsrate von 100 MHz zu erzeugen. Der Laserstrahl wird in ein Teleskop reflektiert das Strahlprofil zur optischen Mikroskopobjektivöffnung einzustellen, wo es in die Probe fokussiert wird. Auf dem Mikroskop wird ein 3D - Piezotisch mit einem 300 installiert × 300 × 300 &amp; mgr; m 3 Fahrbereich für Probeübersetzung mit einer maximalen Geschwindigkeit von 100 &amp; mgr; m / s bei 2 nm Auflösung. Linear polarisiertes Licht von einer roten Lampe beleuchtet die Probe von oben, während das Bild auf dem Boden durch das gleiche Ziel und reflektiert durch einen Strahlteiler in eine CCD-Kamera aufgefangen wird. Vor der Kamera wird ein weiterer Polarisator verwendet kreuzpolarisierte Beleuchtung für erhöhten Kontrast zu erhalten. Abbildung 2 zeigt die Scan elektron-Mikroskop (SEM) -Bilder des Lasers geschrieben IP-L micrograting Muster (Schritt 1). Der Rillenabstand liegt im Bereich von 400 - 1200 nm, während die Höhe der Rillen (top-to-valley) etwa 700 nm ist. Gitterstrukturen mit unterschiedlichen Orientierungen können unterschiedliche Ausrichtungen LC induzieren, abhängig von der gewünschten Betätigung des LCE-Element. Figur 3 zeigt die Ausrichtung LC - Monomer durch die Gittermuster IP-L induzierte (Schritt 2.7). Zuerst wurden vier Arten von Mikrogittermuster mit 100 × 100 &amp; mgr; m 2 Fläche wurden jeweils auf gegenüberliegenden Seiten einer Glaszelle hergestellt (schematisch in 3a gezeigt). Aufgrund der Oberflächenverankerung wurden die infiltrierten LC - Monomere wurden mit der Gitterlinien Richtung orientiert entlang, wodurch 45 ° Kontrastumkehr aufweist in dem Polarisationslichtmikroskop (POM) Bild (Abbildung 3b). Abbildung 4 zeigt die REM - Aufnahmen eines LCE Nano Punkt / Linie gefertigt auf der IP-L Gitternetze mit unterschiedlicher Ausrichtung (Schritt 2.10). Innerhalb des Gitternetzes, werden die LCE Strukturen beschränkt ist, mit einer viel höheren Beständigkeit gegenüber der Entwicklung in Toluol. Eine minimale Breite des abgezogenen LCE wurde gemessen ~ 300 nm zu sein, die mit der Auflösung von DLW ohne das Gittermuster übereinstimmt. Ein weiterer interessanter Ansatz für die photonische Anwendung könnte die Realisierung von großen periodischen Struktur dar. 4 (c, d) zeigt 2D LCE periodische Strukturen innerhalb eines Mikrogitternetzwerk. Die Ausrichtungen sind gut innerhalb dieser Nanostrukturen erhalten, wie es in den eingesetzten POM Bilder von Figur 4 gezeigt (c, d). Jedoch Licht induzierte Verformung nicht in diesen Nanostrukturen erhalten werden konnten. Dies liegt daran, innerhalb des IP-L-Gitter haben die Nano-LCE Elemente stark beschränkt worden und Haftung verhindert jegliche sichtbare Verformung. </p&gt; Die Mikromanipulationssystem ist auf einem hausgemachten basierend reflektiert Mikroskop und ist schematisch in 5 gezeigt. Eine 10X - Objektiv auf einem Linsentubus auf einem vertikal stehenden optischen Steckbrett platziert fixiert. A 730 nm IR-LED-Lichtquelle zur Beleuchtung durch einen nicht polarisierenden Strahlteiler verwendet. Das reflektierte Bild wird durch das gleiche Ziel und projiziert auf die Kamera aufgefangen. Eine kontinuierliche Festkörper-532 nm-Laser wird durch einen langen Durchgang dichroitischen Spiegel (50% Transmission und Reflexion bei 567 nm) bei einem Einfallswinkel von 45 ° in das Objektiv gekoppelt ist. Ein Stromzähler misst die übertragene Strahl nach dem dichroitischen Spiegel für die Echtzeit-Detektion von Laserleistung. Eine lose fokussierte Laserpunkt von ~ 150 &amp; mgr; m Durchmesser erzeugt maximale Beleuchtungsstärke von ~ 10 W / mm 2. Laserintensität wird durch eine variable Neutraldichtefilter vor dem Laser angeordnet gesteuert. Unter dem Ziel, ein 3D-Handbuch translation Stufe wird für die Proben Übersetzung verwendet. Eine Erwärmungsstufe auf der Translationsbühne installiert ist für eine präzise Steuerung der Probentemperatur in einem Bereich von -20 bis 120 ° C mit 0,5 ° C Genauigkeit verwendet. Zwei Glasspitzen montiert auf zwei manuelle Übersetzung Stufen wurden auf der linken und rechten Seite platziert, in der Nähe der Probenposition. Struktur Mikromanipulation kann sorgfältig realisiert werden, indem die Spitzen mit Hilfe der Übersetzungsstufen zu bewegen. Um die Ausrichtung und Verformung Korrelation zeigen, fertigen wir vier LCE zylindrische Strukturen mit 60 &amp; mgr; m Durchmesser und 20 &amp; mgr; m Höhe. Diese Zylinder sind auf vier unterschiedlich orientierte IP-L Gitterbereiche geschrieben (1 &amp; mgr; m-Periode). Unter Lichtanregung, die Farbstoffe im Inneren des LCE absorbieren Lichtenergie und übertragen sie in das Netzwerk. Die LCE Strukturen werden erhitzt und dann Phasenübergang (nematisch zu isotrop) unterzogen werden. Solche Phasenübergang wird auch dazu beigetragen,durch das trans zu cis Isomerisierung des Farbstoffes unter den gleichen Lichtreize. So erweitern die Strukturen Vertrag entlang der ursprünglichen LC Ausrichtung Direktor und in der senkrechten Richtung 7. In Abhängigkeit von verschiedenen lokalen Alignments von den IP-L - Gitter induziert wird , verformen sich diese Strukturen entlang unterschiedlichen Richtungen, wie in Figur 6 gezeigt (Schritt 3.1). Diese Technik ermöglicht die Erzeugung von Misch Aktoren, die in einer einzigen Struktur mehr als eine Art von Ausrichtungs enthalten. A 400 × 40 × 20 &amp; mgr; m 3 Größe LCE Streifen mit zwei Abschnitten Ausrichtungsmuster wurde hergestellt, wie schematisch in Figur 7 (a) gezeigt. Diese Ausrichtung Abschnitte enthalten jeweils eine 90 ° verdrehten Orientierung in eine andere Richtung. Die Oberfläche mit paralleler Ausrichtung Verträge, während die mit senkrechten Ausrichtung dehnt sich unter Lichtbeleuchtung. Die Struktur wurde pidurch die Mikromanipulationssystem cked auf, und in der Luft durch eine Glasspitze gehalten. Doppelbiege wurde unter Lichtbeleuchtung (Schritt 3.3) beobachtet. Ein modulierten Laserstrahl (einen optischen Choppers) können zyklischen Verformungen induzieren. LCE können im Anschluss an die Lasermodulationsfrequenz (&gt; 1 kHz) reagieren. Jedoch nimmt die Deformationsamplitude mit steigender Frequenz 14. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig1.jpg" /> Abbildung 1: Optische Set Up für DLS - A 780 nm Laserstrahl (130 fsec Puls, Wiederholungsrate von 100 MHz) gekoppelt ist , in ein Mikroskop und durch ein optisches Mikroskop - Objektiv in die Probe fokussiert.. Eine 3D - Piezotisch mit 300 × 300 × 300 &amp; mgr; m 3 Fahrbereich wird für die Probeübersetzung während der Laserbelichtung verwendet. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier um ein la anzuzeigen</a><html> rger Version dieser Figur. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig2.jpg" /> Abbildung 2:. REM - Aufnahmen von IP-L Micro-Gitter a) unidirektional parallel Linienstruktur. b) Radialgittermuster. Maßstabsbalken:. 10 &amp; mgr; m <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> um <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig3.jpg" /> Abbildung 3:. IP-L Micro-Gitter LC Orientierung Induce a) Schematische Darstellung des Mikrogittermuster für die LC - Ausrichtung entwickelt. b) POM Bild der die LC-Orientierung durch die micrograting Muster induziert. Der Maßstab ist 50 &amp; mgr; m. Die rote Farbe ist auf dem Filter, die die Photopolymerisation verhindert.ge.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig4.jpg" /> Abbildung 4:. REM - Aufnahmen von LCE Nano Embedded Innen IP-L Grating Networks a) und b) Zwei Mikrogittermuster wurden entlang verschiedener Richtungen von DLW hergestellt, während LCE nanodots im Gitternetz hergestellt werden. c) und d) Periodische LCE Nanostrukturen innerhalb der gleichen Art von IP-L-Gitter eingebettet. Die Einschübe sind POM Bild der Strukturen. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig5.jpg" /> Abbildung 5:. Schema des Mikromanipulations Setup - A CW Solid - State - 532 - nm - Laser in eine gekoppelte<html> hausgemachte Mikroskopsystem. Ein 10-fach Objektiv ist für die Bildgebung und die Fokussierung des 532-nm-Laser zur Anregung verwendet. Zwei manuelle Übersetzung Stufen ausgestattet mit Glasspitze Manipulatoren für die Probenmikromanipulation. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig5large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig6.jpg" /> Abbildung 6: Licht Betätigung des LCE Micro-Zylinder auf vier verschiedenen IP-L Micrograting Regionen mit unterschiedlichen Orientierungen a) Vier LCE zylindrische Strukturen mit 60 &amp; mgr; m Durchmesser und 20 &amp; mgr; m Höhe, geschrieben auf vier unterschiedlich orientierten Mikrogitterbereiche.. b) LCE Zylinder verformen entlang verschiedenen Achsen ( in Abhängigkeit von den Gitter induzierten Alignments) , wenn sie einer 532 nm Laserstrahlung ausgesetzt (10 W mm -2). Maßstabsbalken: 100 &amp; mgr; m.les / ftp_upload / 53744 / 53744fig6large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="7" src="/files/ftp_upload/53744/53744fig7.jpg" /> Abbildung 7: Lichtgetriebene Verformung von LCE Mikrostrukturen mit mehreren Molecular Alignments a) Schematische aus zwei Abschnitten von gegenüberliegenden 90 ° verdrehten Ausrichtungen in einem einzigen LCE Streifen.. b) und c) Optische Bilder eines 400 &amp; mgr; m langen LCE Streifen in entgegengesetzte Richtungen unter 532 nm Laserbeleuchtung Biegen (3 W mm -2) 8. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53744/53744fig7large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

Freiform-Lichtaktoren - Herstellung und Steuerung der Betätigung in mikroskopischer Skala

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

free-form-light-actuators-fabrication-control-actuation-microscopic

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

9.2K Aufrufe.  University of Florence. Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

Serie: Free-form Light Actuators — Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or fundamental cell biology studies is limited by current bioreactor technologies, which cannot simultaneously apply a variety of mechanical stimuli to cultured cells. In order to address this issue, we have developed a series of microfabricated platforms designed to screen for the effects of mechanical stimuli in a high-throughput format. In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and further demonstrate how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

Mikrofabrizierten Plattformen für Mechanisch Dynamische Cell Culture

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

Forschung

Biotechnik

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

Herstellungsverfahren einer Silikonbasis Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Ingenieurwesen

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous light irradiation. The photo-excitation of dopants that can quickly dissipate light into heat, coupled with anisotropic thermal expansion and self-shadowing of the film, gives rise to the self-sustained deformation. The oscillations observed are influenced by the dimensions and the modulus of the film, and by the directionality and intensity of the light. The system developed offers applications in energy conversion and harvesting for soft-robotics and automated systems.
The general method described here consists of creating free-standing liquid crystalline films and characterizing the mechanical and thermal effects observed. The molecular alignment is achieved using alignment layers (rubbed polyimide), commonly used in the display manufacturing industry. To obtain actuators with large deformation, the mesogens are aligned and polymerized in a splay/bend configuration, i.e., with the director of the liquid crystals (LCs) going gradually from planar to homeotropic through the film thickness. Upon irradiation, the mechanical and thermal oscillations obtained are monitored with a high-speed camera. The results are further quantified by image analysis using an image processing program.

The goal of the protocol is to create liquid crystalline polymer films that can mechanically oscillate under continuous light irradiation. We describe in great detail the conception of free-standing films, from the liquid crystal alignment method to the photo-actuation. The experimental protocol applied to prepare this material is broadly applicable.

Vorbereitung der Flüssigkristall-Netzwerke für makroskopische oszillierende Bewegung, die durch Licht induzierten

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation usually consists in the formation of droplets containing low molar mass liquid crystals at elevated temperatures. Subsequently, these particle precursors are oriented in the flow field of the capillary and solidified by a crosslinking polymerization, which produces the final actuating particles. The optimization of the process is necessary to obtain the actuating particles and the proper variation of the process parameters (temperature and flow rate) and allows variations of size and shape (from oblate to strongly prolate morphologies) as well as the magnitude of actuation. In addition, it is possible to vary the type of actuation from elongation to contraction depending on the director profile induced to the droplets during the flow in the capillary, which again depends on the microfluidic process and its parameters. Furthermore, particles of more complex shapes, like core-shell structures or Janus particles, can be prepared by adjusting the setup. By the variation of the chemical structure and the mode of crosslinking (solidification) of the liquid crystalline elastomer, it is also possible to prepare actuating particles triggered by heat or UV-vis irradiation.

This article describes the microfluidic process and parameters to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. This process allows the preparation of actuating particles and the variation of their size and shape (from oblate to strongly prolate, core-shell, and Janus morphologies) as well as the magnitude of actuation.

Mikrofluidische Vorbereitung der flüssigen kristallenen Elastomer Aktoren

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

Chemie

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.

Herstellung von weichen pneumatische Netzwerk Aktoren mit schrägen Kammern

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Rapid Manufacturing of Thin Soft Pneumatic Actuators and Robots

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a laser cutter machine. The method starts with the lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets using a heat press for 10 min at the temperature of ~93 &#176;C. Next, the parameters of the laser cutter machine are optimized to produce a rectangular balloon with maximum burst pressure. Using the optimized parameters, the soft actuators are laser cut/welded three times sequentially. Next, a dispensing needle is attached to the actuator, allowing it to be inflated. The effect of geometrical parameters on the deflection of the actuator are studied systematically by varying the channel width and length. Finally, the performance of the actuator is characterized using an optical camera and a fluid dispenser. Conventional fabrication methods of soft pneumatic actuators based on silicone molding are time consuming (several hours). They also result in strong but bulky actuators, which limits the actuator&#8217;s applications. Moreover, microfabrication of thin pneumatic actuators is both time-consuming and expensive. The proposed manufacturing method in the current work resolves these issues by introducing a fast, simple, and cost-effective fabrication method of ultrathin pneumatic actuators.

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with a thin form factor. The fabrication method starts with lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets followed by laser cutting/welding of a two-dimensional pattern to form actuators and robots.

Schnelle Fertigung von dünnen Soft Pneumatikantrieben und Robotern

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a ...

Fabrication of Carbon-Based Ionic Electromechanically Active Soft Actuators

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, compliant and biomimetic nature of this deformation, actuators made of the laminate have received increasing interest in soft robotics and (bio)medical applications. However, methods to easily fabricate the active material in large (even industrial) quantities and with a high batch-to-batch and within-batch repeatability are needed to transfer the knowledge from laboratory to industry. This protocol describes a simple, industrially scalable and reproducible method for the fabrication of ionic carbon-based electromechanically active capacitive laminates and the preparation of actuators made thereof. The inclusion of a passive and chemically inert (insoluble) middle layer (e.g., a textile-reinforced polymer network or microporous Teflon) distinguishes the method from others. The protocol is divided into five steps: membrane preparation, electrode preparation, current collector attachment, cutting and shaping, and actuation. Following the protocol results in an active material that can, for example, compliantly grasp and hold a randomly shaped object as demonstrated in the article.

This article describes a fast and simple manufacturing process of ionic electromechanically active composite materials for actuators in biomedical, biomimetic and soft robotics applications. The key fabrication steps, their importance for the actuators&#39; final properties, and some of the main characterization techniques are described in detail.

Herstellung von kohlenstoffbasierten ionischen Elektromechanischen Soft Actuatoren

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, ...

Fabrication and Implementation of a Reference-Free Traction Force Microscopy Platform

Quantifying cell-induced material deformation provides useful information concerning how cells sense and respond to the physical properties of their microenvironment. While many approaches exist for measuring cell-induced material strain, here we provide a methodology for monitoring strain with sub-micron resolution in a reference-free manner. Using a two-photon activated photolithographic patterning process, we demonstrate how to generate mechanically and bio-actively tunable synthetic substrates containing embedded arrays of fluorescent fiducial markers to easily measure three-dimensional (3D) material deformation profiles in response to surface tractions. Using these substrates, cell tension profiles can be mapped using a single 3D image stack of a cell of interest. Our goal with this methodology is to make traction force microscopy a more accessible and easier to implement tool for researchers studying cellular mechanotransduction processes, especially newcomers to the field.

This protocol provides instructions for implementing multiphoton lithography to fabricate three-dimensional arrays of fluorescent fiducial markers embedded in poly(ethylene glycol)-based hydrogels for use as reference-free, traction force microscopy platforms. Using these instructions, measurement of 3D material strain and calculation of cellular tractions is simplified to promote high-throughput traction force measurements.

Herstellung und Implementierung einer referenzfreien Traktionskraftmikroskopie-Plattform

Quantifying cell-induced material deformation provides useful information concerning how cells sense and respond to the physical properties of their ...

Using a Microfluidics Device for Mechanical Stimulation and High Resolution Imaging of C. elegans

One central goal of mechanobiology is to understand the reciprocal effect of mechanical stress on proteins and cells. Despite its importance, the influence of mechanical stress on cellular function is still poorly understood. In part, this knowledge gap exists because few tools enable simultaneous deformation of tissue and cells, imaging of cellular activity in live animals, and efficient restriction of motility in otherwise highly mobile model organisms, such as the nematode Caenorhabditis elegans. The small size of C. elegans makes them an excellent match to microfluidics-based research devices, and solutions for immobilization have been presented using microfluidic devices. Although these devices allow for high-resolution imaging, the animal is fully encased in polydimethylsiloxane (PDMS) and glass, limiting physical access for delivery of mechanical force or electrophysiological recordings. Recently, we created a device that integrates pneumatic actuators with a trapping design that is compatible with high-resolution fluorescence microscopy. The actuation channel is separated from the worm-trapping channel by a thin PDMS diaphragm. This diaphragm is deflected into the side of a worm by applying pressure from an external source. The device can target individual mechanosensitive neurons. The activation of these neurons is imaged at high-resolution with genetically-encoded calcium indicators. This article presents the general method using C. elegans strains expressing calcium-sensitive activity indicator (GCaMP6s) in their touch receptor neurons (TRNs). The method, however, is not limited to TRNs nor to calcium sensors as a probe, but can be expanded to other mechanically-sensitive cells or sensors.

Using a Microfluidics Device for Mechanical Stimulation and High Resolution Imaging of C. elegans

New tools for mechanobiology research are needed to understand how mechanical stress activates biochemical pathways and elicits biological responses. Here, we showcase a new method for selective mechanical stimulation of immobilized animals with a microfluidic trap allowing high-resolution imaging of cellular responses.

Verwendung von einem Mikrofluidik-Gerät für mechanische Stimulation und High Resolution Imaging von C. elegans

One central goal of mechanobiology is to understand the reciprocal effect of mechanical stress on proteins and cells. Despite its importance, the ...

Neurowissenschaften

Microfabrication of Implantable Optics Integrated in a Microstructured Imaging Window for Advanced In Vivo Imaging

In the context of biomaterials and drug testing in animal models, this study presents a streamlined protocol for fabricating a novel implantable integrated imaging window. The micro-device comprises a sophisticated system of microlenses coupled with micro-scaffolds specifically designed for in vivo quantification of the immune response using advanced non-linear excitation microscopy. The protocol is based on two-photon polymerization (2PP) of the biocompatible photoresist SZ2080, which enables the fabrication of micro-scaffolds and micro-lenses in a continuous sequence to enhance manufacturing efficiency and precision. To further improve speed, accuracy, and structural integrity, a hybrid optics fabrication approach was implemented, involving the 2PP of the microlens outer shell followed by UV bulk crosslinking of the inner core. This innovative technique optimizes the optical properties of the microlenses while streamlining the production process. The resulting micro-device demonstrates high reproducibility and mechanical stability, making it an effective method for prototyping microscale optical systems for a range of biomedical applications.

This protocol describes the fabrication of an implantable integrated imaging window using 3D laser printing. The window consists of a system of microlenses coupled with micro-scaffolds. The method involves two-photon polymerization (2PP) of the biocompatible photoresist SZ2080 in a continuous sequence, optimizing manufacturing efficiency and alignment between the different components.

Mikrofabrikation von implantierbaren Optiken, die in ein mikrostrukturiertes Bildgebungsfenster integriert sind, für fortschrittliche In-vivo-Bildgebung