Nanoprinting 1.000 Mal beschleunigt mit quetschbarem Hydrogel

Forscher der Carnegie Mellon University und der Chinese University of Hong Kong haben den 3D-Druck beschleunigt

Geräte nur wenige Dutzend großNanometer mittels Laser und Hydrogel. Sie erstellten ein dreidimensionales Muster des Produkts im Hydrogel und verkleinerten es auf winzige Größen. Die Entwicklung wird in der Biotechnologie, Photonik und der Entwicklung von Nanogeräten von Nutzen sein.

Um winzige Geräte zu drucken, verwendeten WissenschaftlerZwei-Photonen-Femtosekunden-Lithographie. Sie verwendeten einen Femtosekunden-Zwei-Photonen-Laser, um die Netzwerkstruktur und die Porengröße des Hydrogels zu verändern. Dadurch entsteht im Inneren des Polymermaterials ein Muster, das mit Partikeln verschiedener in Wasser gelöster Substanzen gefüllt werden kann. Wenn das Gel während des Dehydratisierungsprozesses schrumpft, verschmelzen die Partikel miteinander, um das fertige feste Produkt zu bilden.

Produkte, die mit neuen Technologien aus verschiedenen Materialien gedruckt werden. Bild: Carnegie Mellon University

Zum Beispiel, wenn es sich um ein per Laser aufgetragenes Hydrogel handeltLegt man Silbernanopartikel in einem Muster in eine Lösung, organisieren sich diese entlang des Musters selbst, erklären die Wissenschaftler. Beim Trocknen schrumpft das Gel auf das 13-fache seiner ursprünglichen Größe. Dadurch wird Silber dicht genug, um eine Nanostruktur zu bilden, die Strom leitet.

Forscher haben gezeigt, dass die Technologie mit funktioniertVerschiedene Materialien. Dazu gehören Metalle, Metalllegierungen, 2D-Materialien, Oxide, Diamanten, Halbleiter, Polymere, Biomaterialien, Molekülkristalle und Tinten.

Herkömmliche 3D-Nanodrucker fokussieren LaserPunkt für die sequentielle Verarbeitung von Materialien und es dauert lange, bis der Druck abgeschlossen ist, sagen Wissenschaftler. Die neue Technologie ändert die Breite des Laserpulses, um gemusterte Lichtschichten zu bilden, was zu einem kohärenten Bild mit Hunderttausenden von Pixeln führt. Gleichzeitig wird die Druckgeschwindigkeit um das 1.000-fache erhöht.

Die Autoren glauben, dass die Technologie verwendet werden kannum funktionale Nanogeräte wie elektrische Schaltkreise, Biosensoren oder sogar Nanoroboter zu drucken. Darüber hinaus können damit winzige Datenspeichersysteme erstellt werden: Ein Kubikzentimeter Material kann bis zu 5 Pbit (625 Tb) an Informationen packen, fügen sie hinzu.

Kodierung von Informationen mit einem Hydrogel. Bild: Carnegie Mellon University

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