Nanoprinting akselererte 1000 ganger med utklembar hydrogel

Forskere fra Carnegie Mellon University og det kinesiske universitetet i Hong Kong har akselerert 3D-utskrift

enheter bare noen få dusin i størrelsenanometer ved bruk av laser og hydrogel. De skapte et tredimensjonalt mønster av produktet i hydrogelen og reduserte det til små størrelser. Utviklingen vil være nyttig innen bioteknologi, fotonikk og opprettelse av nanoenheter.

For å skrive ut bittesmå enheter, brukte forskereto-foton femtosekund litografi. De brukte en femtosekund to-foton laser for å endre nettverksstrukturen og porestørrelsen til hydrogelen. Som et resultat dannes et mønster inne i polymermaterialet, som kan fylles med partikler av forskjellige stoffer oppløst i vann. Når gelen krymper under dehydreringsprosessen, smelter partiklene sammen for å danne det ferdige faste produktet.

Produkter trykt fra ulike materialer ved hjelp av ny teknologi. Bilde: Carnegie Mellon University

For eksempel hvis en laserpåført hydrogelplasser sølvnanopartikler i et mønster i en løsning, vil sistnevnte selv montere langs mønsteret, forklarer forskerne. Når gelen tørker, krymper den opptil 13 ganger den opprinnelige størrelsen. Dette gjør sølv tett nok til å danne en nanostruktur som leder elektrisitet.

Forskere har vist at teknologien fungerer medulike materialer. Disse inkluderer metaller, metallegeringer, 2D-materialer, oksider, diamanter, halvledere, polymerer, biomaterialer, molekylære krystaller og blekk.

Tradisjonelle 3D nanoprintere fokuserer laserpunkt for sekvensiell behandling av materialer og tar lang tid å fullføre utskrift, sier forskere. Den nye teknologien endrer bredden på laserpulsen for å danne mønstrede lysark, noe som resulterer i et sammenhengende bilde som inneholder hundretusenvis av piksler. Samtidig økes utskriftshastigheten med 1000 ganger.

Forfatterne mener at teknologien kan brukeså skrive ut funksjonelle nanoenheter som elektriske kretser, biosensorer eller til og med nanoroboter. I tillegg kan den brukes til å lage bittesmå datalagringssystemer: én kubikkcentimeter materiale kan pakke opptil 5 Pbit (625 Tb) med informasjon, legger de til.

Koding av informasjon ved hjelp av en hydrogel. Bilde: Carnegie Mellon University

Les mer:

Det viste seg hvor gammelt vannet vi drikker i dag

17 år gammel ingeniør kom opp med en magnetløs motor: den kan brukes i elektriske kjøretøy

To planeter er funnet ikke langt fra jorden. Kanskje de er bebodd