Nanoimpressão acelerada 1.000 vezes com hidrogel espremível

Pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon e da Universidade Chinesa de Hong Kong aceleraram a impressão 3D

dispositivos com apenas algumas dezenas de tamanhonanômetros usando laser e hidrogel. Eles criaram um padrão tridimensional do produto no hidrogel e o reduziram a tamanhos minúsculos. O desenvolvimento será útil em biotecnologia, fotônica e na criação de nanodispositivos.

Para imprimir dispositivos minúsculos, os cientistas usaramlitografia de femtosegundo de dois fótons. Eles usaram um laser de dois fótons de femtosegundo para alterar a estrutura da rede e o tamanho dos poros do hidrogel. Como resultado, um padrão é formado dentro do material polimérico, que pode ser preenchido com partículas de várias substâncias dissolvidas em água. À medida que o gel encolhe durante o processo de desidratação, as partículas se fundem para formar o produto sólido acabado.

Produtos impressos em diversos materiais utilizando novas tecnologias. Imagem: Carnegie Mellon University

Por exemplo, se um hidrogel aplicado a laserSe colocar nanopartículas de prata em um padrão em uma solução, esta se automontará ao longo do padrão, explicam os cientistas. Quando o gel seca, ele encolhe até 13 vezes o tamanho original. Isso torna a prata densa o suficiente para formar uma nanoestrutura que conduz eletricidade.

Os pesquisadores mostraram que a tecnologia funciona comvários materiais. Isso inclui metais, ligas metálicas, materiais 2D, óxidos, diamantes, semicondutores, polímeros, biomateriais, cristais moleculares e tintas.

Laser de foco de nanoimpressoras 3D tradicionaisponto para o processamento sequencial de materiais e levam muito tempo para concluir a impressão, dizem os cientistas. A nova tecnologia altera a largura do pulso do laser para formar folhas de luz padronizadas, resultando em uma imagem coerente contendo centenas de milhares de pixels. Ao mesmo tempo, a velocidade de impressão é aumentada em 1.000 vezes.

Os autores acreditam que a tecnologia pode ser usadapara imprimir nanodispositivos funcionais, como circuitos elétricos, biossensores ou mesmo nanorrobôs. Além disso, pode ser usado para criar pequenos sistemas de armazenamento de dados: um centímetro cúbico de material pode armazenar até 5 Pbit (625 Tb) de informações, acrescentam.

Codificação de informações usando um hidrogel. Imagem: Carnegie Mellon University

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