研究人员3D 打印原子蒸汽室，用于量子技术研究

2024年6月25日，南极熊获悉，诺丁汉大学的研究人员开发出玻璃蒸汽室的增材制造技术，这是量子技术的关键部件。该团队利用数字光处理 (DLP) 进行桶式聚合，创建了复杂的内部架构和集成传感器。该过程允许原位生长金纳米粒子以调整光学特性。

相关研究以题为“Additive Manufacturing offunctionalised atomic vapour cells for next-generation quantum technologies/用于下一代量子技术的功能化原子蒸汽室的增材制造”的论文被发表在《arXiv》数据库平台上。

论文链接：https://arxiv.org/html/2406.15255v1

3D 打印的玻璃蒸汽室实现了 2×10⁻⁹mbar 的超高真空度，可实现无多普勒光谱和激光频率稳定。这些蒸汽室的体积不到 1cm³，在高达 150°C 的温度下仍能保持热稳定性，并在高温环境下保持结构完整性。

△用于QT 应用的增材制造蒸汽室。（图片来源：诺丁汉大学）

△增材制造蒸汽室中 Rb 蒸汽的吸收光谱

△未锁定激光的艾伦偏差，以及使用印刷蒸汽室锁定激光的艾伦偏差。插图：显示错误信号（红色）以供参考。

△增材制造蒸汽室的透射和偏振测量

△增材制造玻璃的功能化 - AuNP 掺杂和石墨烯轨道

这种增材制造方法解决了传统制造的局限性，例如需要吹制玻璃，通过提供具有高光学质量的可定制和微型组件。打印的单元支持复杂的几何形状和集成功能，例如喷墨打印的石墨烯和用于光子检测的银电极。

该团队采用了含有气相二氧化硅纳米颗粒的树脂，实现了 50 wt% 二氧化硅的高负载。打印的部件在 1150°C 下进行热脱脂和烧结，形成致密的非晶态玻璃结构。该工艺表现出明显的线性收缩（~27%），这在设计阶段就已考虑到。

打印的电池用于进行铷光谱分析，证实了它们适用于量子技术应用。这些结果凸显增材制造方法生产先进、集成的多材料组件的潜力，增强了量子设备的功能和集成度。