Nanoprinting accelerato 1.000 volte con idrogel comprimibile

I ricercatori della Carnegie Mellon University e dell’Università cinese di Hong Kong hanno accelerato la stampa 3D

dispositivi di dimensioni solo poche decinenanometri utilizzando laser e idrogel. Hanno creato un modello tridimensionale del prodotto nell’idrogel e lo hanno ridotto a dimensioni minuscole. Lo sviluppo sarà utile nel campo della biotecnologia, della fotonica e della creazione di nanodispositivi.

Per stampare piccoli dispositivi, gli scienziati hanno usatolitografia a femtosecondi a due fotoni. Hanno utilizzato un laser a due fotoni a femtosecondi per modificare la struttura della rete e la dimensione dei pori dell'idrogel. Di conseguenza, all'interno del materiale polimerico si forma un motivo che può essere riempito con particelle di varie sostanze disciolte in acqua. Man mano che il gel si restringe durante il processo di disidratazione, le particelle si fondono insieme per formare il prodotto solido finito.

Prodotti stampati da vari materiali utilizzando la nuova tecnologia. Immagine: Carnegie Mellon University

Ad esempio, se un idrogel applicato al laserposizionare le nanoparticelle d'argento in uno schema in una soluzione, queste ultime si auto-assemblano lungo lo schema, spiegano gli scienziati. Quando il gel si asciuga, si restringe fino a 13 volte la sua dimensione originale. Ciò rende l’argento abbastanza denso da formare una nanostruttura che conduce l’elettricità.

I ricercatori hanno dimostrato che la tecnologia funziona convari materiali. Questi includono metalli, leghe metalliche, materiali 2D, ossidi, diamanti, semiconduttori, polimeri, biomateriali, cristalli molecolari e inchiostri.

Le nanostampanti 3D tradizionali focalizzano il laserpunto per l'elaborazione sequenziale dei materiali e impiega molto tempo per completare la stampa, affermano gli scienziati. La nuova tecnologia modifica la larghezza dell'impulso laser per formare fogli di luce modellati, risultando in un'immagine coerente contenente centinaia di migliaia di pixel. Allo stesso tempo, la velocità di stampa aumenta di 1.000 volte.

Gli autori ritengono che la tecnologia possa essere utilizzataper stampare nanodispositivi funzionali come circuiti elettrici, biosensori o persino nanorobot. Inoltre, può essere utilizzato per creare minuscoli sistemi di archiviazione dati: un centimetro cubo di materiale può contenere fino a 5 Pbit (625 Tb) di informazioni, aggiungono.

Codifica delle informazioni utilizzando un idrogel. Immagine: Carnegie Mellon University

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