Флуктуационные ограничения минимального размера вокселя при лазерной нанополимеризации

Лазерная нанополимеризация (или двухфотонная полимеризация) является одним из наиболее эффективных методов создания трехмерных полимерных субмикронных структур. Улучшение пространственной разрешающей способности является одним из важнейших направлений развития данной технологии. Изучены флуктуационные неоднородности полимерных наноструктур как один из физических механизмов, приводящих к ограничению пространственного разрешения в технологии нанополимеризации. Как правило, сложные полимерные микроструктуры формируются как растр, составленный из множества элементов – вокселей размером порядка 100 nm. Проведено моделирование методом Монте-Карло сферически симметричного полимерного вокселя. Показано, что попытка уменьшения размера вокселя менее критического значения приводит к потере воспроизводимости положения и размера вокселя от реализации к реализации. Показано, что потеря воспроизводимости связана с исчезновением так называемого ядра вокселя – его части, обладающей свойствами макроскопического полимера. Отсутствие повторяемости при создании единичных вокселей может привести к искажению мелких деталей сложных полимерных микроструктур, а значит, к ухудшению пространственной разрешающей способности. Сделаны оценки минимального размера вокселей, которые могут быть созданы повторяемым образом в реальных лазерных экспериментах.