Los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) y la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.) han presentado una impresora 3D basada en chips. Este dispositivo de prueba de concepto consiste en un único chip fotónico de escala milimétrica que emite haces de luz reconfigurables en un pozo de resina que se cura y adquiere una forma sólida cuando la luz incide sobre él.
Su prototipo consiste en un único chip fotónico que contiene un conjunto de antenas ópticas de 160 nanómetros de espesor para dirigir un haz de luz. Cuando se alimentan con un láser fuera del chip, las antenas emiten un haz orientable de luz visible hacia el interior del pozo de resina fotocurable.
El chip se encuentra debajo de un portaobjetos transparente, como los que se usan en los microscopios, que contiene una muesca poco profunda donde se ubica la resina. Los investigadores utilizan señales eléctricas para dirigir el haz de luz de forma no mecánica, lo que hace que la resina se solidifique dondequiera que el haz la golpee.
Para modular la longitud de onda de luz visible, los investigadores utilizaron cristal líquido para crear moduladores compactos integrados en el chip. Las propiedades ópticas únicas del material permiten que los moduladores sean extremadamente eficientes y tengan sólo unas 20 micras de longitud.
Control de la amplitud y la fase de la luz
Una única guía de ondas en el chip retiene la luz del láser fuera del chip. A lo largo de la guía de ondas hay pequeños grifos que envían un poco de luz a cada una de las antenas. Los investigadores sintonizan activamente los moduladores mediante un campo eléctrico, que reorienta las moléculas de cristal líquido en una dirección determinada. De esta manera, pueden controlar con precisión la amplitud y la fase de la luz que se dirige a las antenas.
Combinando la fotónica del silicio y la fotoquímica, el equipo de investigación pudo demostrar un chip que puede dirigir haces de luz para imprimir en 3D patrones bidimensionales arbitrarios, incluidas las letras MIT. Las formas se pueden generar completamente en cuestión de segundos.
Este tipo de impresora 3D portátil podría tener muchas aplicaciones, como permitir a los médicos crear componentes de dispositivos médicos hechos a medida o permitir a los ingenieros crear prototipos rápidos en el lugar de trabajo.