Дослідники розробили метод друку тривимірних об’єктів, який на порядок прискорює виробництво, не погіршуючи якість готових виробів. Технологія описана в журналі Science.
Дослідники з Університету Карнегі-Меллона і Китайського університету Гонконгу прискорили 3D-друк пристроїв розміром всього в кілька десятків нанометрів за допомогою лазера і гідрогелю. Вони створюють тривимірний малюнок виробу в гідрогелі і зменшують його до крихітних розмірів. Розробка стане в нагоді в біотехнології, фотоніці і при створенні нанопристроїв.
Для друку крихітних пристроїв вчені застосовують двофотонну фемтосекундну літографію. Вони використовують фемтосекундний двофотонний лазер для зміни сітчастої структури та розміру пір гідрогелю. В результаті всередині полімерного матеріалу, формується візерунок, який може бути заповнений частинками різних речовин, розчинених у воді. У міру того, як гель стискається в процесі зневоднення, частинки з’єднуються один з одним, формуючи готовий щільний виріб.
Вироби, надруковані з різних матеріалів за допомогою нової технології. Зображення: Carnegie Mellon University
Наприклад, якщо гідрогель з нанесеним лазером візерунком помістити в розчин наночастинок срібла, останні самозберуться уздовж малюнка, пояснюють вчені. Коли гель висихає, він стискається до 13 разів від початкового розміру. Це робить срібло досить щільним, щоб утворювати наноструктуру, яка проводить електрику.
- НАСА готується представити новий “безшумний” надзвуковий літак X-59
- Екрани майбутнього створені з ультратонкого срібла
- Перовськітовий модуль показав рекордну для свого розміру ефективність
Дослідники показали, що технологія працює з різними матеріалами. У їх числі метали, металеві сплави, двовимірні матеріали, оксиди, алмази, напівпровідники, полімери, біоматеріали, молекулярні кристали і чорнило.
Традиційні 3D-нанопринтери фокусують лазерну точку для послідовної обробки матеріалів і вимагають багато часу для завершення друку, відзначають вчені. Нова технологія змінює ширину лазерного імпульсу для формування візерункових світлових листів, що дозволяє отримати цілісне зображення, яке містить сотні тисяч пікселів. При цьому швидкість друку збільшується в 1 000 разів.
Автори вважають, що технологія може бути використана для друку функціональних нанопристроїв, таких як електричні схеми, біосенсори або навіть нанороботи. Крім того, з її допомогою можна створювати крихітні системи зберігання даних: в одному кубічному сантиметрі матеріалу можна упакувати до 5 Пбіт (625 Тб) інформації, додають вони.
Кодування інформації за допомогою гідрогелю. Зображення: Carnegie Mellon University