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Barner-Kowollik C, Bastmeyer M, Blasco E, Delaittre G, Müller P, Richter B, Wegener M. 3D Laser Micro- and Nanoprinting: Challenges for Chemistry. Angew Chem Int Ed Engl 2017; 56:15828-15845. [PMID: 28580704 DOI: 10.1002/anie.201704695] [Citation(s) in RCA: 129] [Impact Index Per Article: 18.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/07/2017] [Indexed: 01/10/2023]
Abstract
3D printing is a powerful emerging technology for the tailored fabrication of advanced functional materials. This Review summarizes the state-of-the art with regard to 3D laser micro- and nanoprinting and explores the chemical challenges limiting its full exploitation: from the development of advanced functional materials for applications in cell biology and electronics to the chemical barriers that need to be overcome to enable fast writing velocities with resolution below the diffraction limit. We further explore chemical means to enable direct laser writing of multiple materials in one resist by highly wavelength selective (λ-orthogonal) photochemical processes. Finally, chemical processes to construct adaptive 3D written structures that are able to respond to external stimuli, such as light, heat, pH value, or specific molecules, are highlighted, and advanced concepts for degradable scaffolds are explored.
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Affiliation(s)
- Christopher Barner-Kowollik
- School of Chemistry, Physics and Mechanical Engineering, Queensland University of Technology, QUT, 2 George Street, Brisbane, QLD, 4000, Australia.,Macromolecular Architectures, Institute for Technical Chemistry and Polymer Chemistry, ITCP, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Engesserstrasse 18, 76128, Karlsruhe, Germany.,Institut für Biologische Grenzflächen, IBG, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
| | - Martin Bastmeyer
- Zoological Institute, Cell- and Neurobiology, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Fritz-Haber-Weg 4, 76128, Karlsruhe, Germany.,Institute of Functional Interfaces, IFG, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
| | - Eva Blasco
- Macromolecular Architectures, Institute for Technical Chemistry and Polymer Chemistry, ITCP, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Engesserstrasse 18, 76128, Karlsruhe, Germany.,Institut für Biologische Grenzflächen, IBG, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
| | - Guillaume Delaittre
- Macromolecular Architectures, Institute for Technical Chemistry and Polymer Chemistry, ITCP, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Engesserstrasse 18, 76128, Karlsruhe, Germany.,Institut für Biologische Grenzflächen, IBG, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany.,Institute of Toxicology and Genetics, ITG, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
| | - Patrick Müller
- Institute of Applied Physics, APH, Karlsruhe, Institute of Technology, KIT, 76128, Karlsruhe, Germany.,Institute of Nanotechnology, INT, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
| | - Benjamin Richter
- Nanoscribe GmbH, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
| | - Martin Wegener
- Institute of Applied Physics, APH, Karlsruhe, Institute of Technology, KIT, 76128, Karlsruhe, Germany.,Institute of Nanotechnology, INT, Karlsruhe Institute of Technology, KIT, Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
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Barner-Kowollik C, Bastmeyer M, Blasco E, Delaittre G, Müller P, Richter B, Wegener M. 3D-Laser-Mikro-Nanodruck: Herausforderungen für die Chemie. Angew Chem Int Ed Engl 2017. [DOI: 10.1002/ange.201704695] [Citation(s) in RCA: 22] [Impact Index Per Article: 3.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/14/2022]
Affiliation(s)
- Christopher Barner-Kowollik
- School of Chemistry, Physics and Mechanical Engineering; Queensland University of Technology, QUT; 2 George Street Brisbane QLD 4001 Australien
- Macromolecular Architectures, Institut für Technische Chemie und Polymerchemie, ITCP; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Engesserstraße 18 76128 Karlsruhe Deutschland
- Institut für Biologische Grenzflächen, IBG; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Deutschland
| | - Martin Bastmeyer
- Zoologisches Institut, Zell- und Neurobiologie; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Fritz-Haber-Weg 4 76128 Karlsruhe Deutschland
- Institut für funktionelle Grenzflächen, IFG; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Deutschland
| | - Eva Blasco
- Macromolecular Architectures, Institut für Technische Chemie und Polymerchemie, ITCP; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Engesserstraße 18 76128 Karlsruhe Deutschland
- Institut für Biologische Grenzflächen, IBG; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Deutschland
| | - Guillaume Delaittre
- Macromolecular Architectures, Institut für Technische Chemie und Polymerchemie, ITCP; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Engesserstraße 18 76128 Karlsruhe Deutschland
- Institut für Biologische Grenzflächen, IBG; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Deutschland
- Institut für Toxikologie und Genetik, ITG; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Deutschland
| | - Patrick Müller
- Institut für Angewandte Physik, APH; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; 76128 Karlsruhe Deutschland
- Institut für Nanotechnologie, INT; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Deutschland
| | - Benjamin Richter
- Nanoscribe GmbH; Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Deutschland
| | - Martin Wegener
- Institut für Angewandte Physik, APH; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; 76128 Karlsruhe Deutschland
- Institut für Nanotechnologie, INT; Karlsruher Institut für Technologie, KIT; Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen Deutschland
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