--- title: "Dal Lawrence Livermore National Laboratory, progressi nella nanofabbricazione 3D" url: https://www.voxelmatters.com/it/dal-lawrence-livermore-national-laboratory-progressi-nella-nanofabbricazione-3d/ date: 2026-01-08 modified: 2026-01-07 lang: it author: "Edward Wakefield" description: "Secondo quanto reso noto dal Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), un team di ingegneri e scienziati, in collaborazione con la Stanford University, ha dimostrato un nuovo approccio alla nanofabbricazione 3D..." categories: - "Microstampa 3D" - "Ottica" - "Ricerca AM" tags: - "future" image: https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2026/01/AA1Sxmbl-640x480.jpeg word_count: 864 --- # Dal Lawrence Livermore National Laboratory, progressi nella nanofabbricazione 3D [Secondo quanto reso noto dal Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)](https://www.llnl.gov/article/53806/llnl-researchers-break-speed-scale-barriers-3d-nanofabrication-new-meta-optics-platform), un team di ingegneri e scienziati, in collaborazione con la Stanford University, ha dimostrato un nuovo approccio alla nanofabbricazione 3D che trasforma la litografia a due fotoni (TPL) da tecnica lenta e confinata al laboratorio a strumento produttivo su scala wafer, ovvero compatibile con i processi di produzione tipici dell’industria dei semiconduttori, senza rinunciare alla precisione submicrometrica. [Pubblicata su Nature](https://urldefense.us/v3/__https:/www.nature.com/articles/s41586-025-09842-x__;!!G2kpM7uM-TzIFchu!y9G8iFQkQoSA1IOJ0bxZMzC2KDIdGxc1qpeUpTs6UrTV6PiFFnH-HYU6_O4uTqA-a_wZEMRUHmwDqRMg$), la piattaforma TPL sviluppata dal team utilizza grandi array di metalenti (elementi ottici ingegnerizzati e ultratiltili) per suddividere un laser a femtosecondi in oltre 120.000 punti focali coordinati, che scrivono simultaneamente su aree dell’ordine dei centimetri. Il metodo basato su metalenti (sottilissimi elementi ottici nanostrutturati che consentono di controllare e focalizzare la luce con estrema precisione) consente di realizzare architetture 3D complesse con dimensioni minime pari a 113 nanometri e raggiunge una produttività superiore di oltre mille volte rispetto ai sistemi commerciali. "Quando il sistema di stampa 3D ha iniziato a funzionare per la prima volta su scala di un centimetro e poi di tre centimetri, è stato davvero sorprendente vedere concretizzarsi un’idea sviluppata nell’arco di tre o quattro anni", ha dichiarato Xiaoxing Xia, ingegnere dei materiali al LLNL e principal investigator del progetto. 2Osservando una stampa eseguita con precisione a velocità centinaia o migliaia di volte superiori a quelle della nostra stampante commerciale, abbiamo capito di trovarci di fronte a una svolta". Per anni, la TPL è stata apprezzata per la sua risoluzione nanometrica, ma l’uso di obiettivi da microscopio limitava l’area stampabile a poche centinaia di micron. Qualsiasi struttura più grande richiedeva l’unione di migliaia di tasselli, un processo lento che introduceva errori di allineamento e impediva alla TPL di uscire dall’ambito strettamente laboratoristico. L’approccio TPL basato su metalenti sostituisce l’obiettivo del microscopio con un array modulare di metalenti ad alta apertura numerica, ognuna delle quali agisce come una stampante in miniatura. Invece di scansionare un singolo fascio, il sistema stampa in parallelo migliaia di micro-regioni, che si fondono senza discontinuità in un’unica passata. Spaziando i punti focali in base al passo delle metalenti, anziché concentrarli in un campo ottico ristretto, il sistema evita gli effetti di prossimità che avevano penalizzato i precedenti approcci multi-beam. ![LLNL researchers break barriers in 3D nanofabrication - transforming two-photon lithography (TPL) into a wafer-scale manufacturing tool.](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2026/01/Ext_Metalitho_1200x800.jpeg) "Questo significa che la TPL ha finalmente il potenziale per un’adozione industriale", ha affermato Songyun Gu, ricercatore post-dottorato al LLNL e primo autore dell’articolo. "In precedenza era uno strumento puramente sperimentale per la ricerca. Con la nanomanifattura su scala wafer, possiamo potenzialmente realizzare nanomateriali e microdispositivi nello stesso modo in cui produciamo i chip per computer: estremamente complessi, ma fabbricabili in grandi volumi a costi unitari molto bassi. E la meta-ottica è esattamente la soluzione". Per stampare strutture non completamente periodiche, il team ha integrato un modulatore spaziale di luce in grado di regolare in tempo reale l’intensità di ciascun punto focale. Il sistema può accendere o spegnere i fasci, modulare la larghezza delle linee tramite controllo in scala di grigi e coordinare i fasci per costruire pattern più ampi strato dopo strato. Ciò che inizialmente era stato introdotto per uniformare l’intensità dei fasci ha inaspettatamente aperto la strada a una libertà progettuale molto più ampia. "Durante il progetto abbiamo capito che, attivando e disattivando dinamicamente i punti focali e pianificando con attenzione la traiettoria di stampa, è possibile realizzare strutture completamente stocastiche con un elevato grado di parallelizzazione", ha spiegato Xia. "Songyun [Gu] e il co-autore Sarvesh [Sadana] hanno stampato 16 diverse aperture di scacchi microscopiche in un unico processo". Il team ha battezzato questo metodo Adaptive Meta-Lithography, riconoscendo anche il forte supporto dell'[Advanced Manufacturing Laboratory del LLNL](https://www.voxelmatters.com/llnl-develops-additive-and-subtractive-3d-printing-resin/). Questo approccio parallelo ma adattivo consente alla TPL basata su metalenti di realizzare un’ampia gamma di applicazioni, dai target laser a densità gradiente ai [dispositivi terahertz flessibili](https://www.voxelmatters.com/llnl-3d-prints-chiral-helix-metamaterials-for-thz-applications/), fino alla produzione di decine di milioni di microparticelle al giorno. Permette inoltre la creazione di architetture modulari complesse per tecnologie emergenti in ambiti come microfluidica, informazione quantistica, microelettronica, fotonica, [energia da fusione](https://www.voxelmatters.com/ukaea-3d-prints-fusion-energy-components/) e biomedicina. Particolarmente promettente, per i ricercatori, è il potenziale di scalare le attività di R&D trasformative in corso al LLNL sulla [stampa 3D di capsule di combustibile per la fusione](https://www.voxelmatters.com/llnl-researchers-harness-3d-printing-for-fusion-energy/) e sui chip per il quantum computing a ioni intrappolati. Secondo Xia, la convergenza tra ottica e manifattura additiva rappresenta un passaggio chiave per il settore. "La luce è lo scalpello più preciso che esista per creare materiali funzionali e micro-architetture", ha affermato. "[Nuovi modi di controllare la luce](https://www.voxelmatters.com/llnl-develops-additive-and-subtractive-3d-printing-resin/) rivoluzioneranno il modo in cui produciamo i materiali". Con l’arrivo di laser più potenti, wafer di metalenti di dimensioni maggiori e modulatori più rapidi, il team ritiene che la TPL basata su metalenti potrà realizzare dispositivi ancora più complessi a velocità nettamente superiori, spingendo la nanomanifattura 3D verso una produzione su scala wafer realmente industriale. Questa piattaforma tecnologica, denominata MetaLitho3D, ha recentemente vinto un R&D 100 Award 2025, a conferma del suo potenziale di adozione industriale per affrontare problemi concreti. Tra gli altri co-autori figurano, per il LLNL, Anna Guell Izard, Dongping Terrel-Perez, Sijia Huang, Travis Massey, Alex Abelson, Magi Mettry-Yassa, Wonjin Choi e Thejaswi Umanath Tumkur; per Stanford, Chenkai Mao, You Zhou e Jonathan Fan; e per Caltech, Wenjie Zhou, Hujie Yan, Ziran Zhou e Chiara Daraio.