Нанодрук прискорили в 1 000 разів за допомогою гідрогеля, що стискається.

Дослідники з університету Карнегі-Меллона та Китайського університету Гонконгу прискорили 3D-друк

пристроїв розміром всього кілька десятківнанометрів за допомогою лазера та гідрогелю. Вони створили тривимірний малюнок виробу в гідрогелі та зменшили його до крихітних розмірів. Розробка стане в нагоді в біотехнології, фотоніці та при створенні наноустроїв.

Для друку крихітних пристроїв вчені застосувалидвофотонну фемтосекундну літографію. Вони використовували фемтосекундний двофотонний лазер, щоб змінити сітчасту структуру та розмір пір гідрогелю. В результаті всередині полімерного матеріалу формується візерунок, який можна заповнити частинками різних речовин, розчинених у воді. У міру того, як гель стискається в процесі зневоднення, частинки з'єднуються один з одним, формуючи готовий виріб.

Вироби надруковані з різних матеріалів за допомогою нової технології. Зображення: Carnegie Mellon University

Наприклад, якщо гідрогель з нанесеним лазеромвізерунком помістити в розчин наночастинок срібла, останні самозбираються вздовж малюнка, пояснюють вчені. Коли гель висихає, він стискається до 13 разів, порівняно з початковим розміром. Це робить срібло досить щільним, щоби утворювати наноструктуру, що проводить електрику.

Дослідники показали, що технологія працює зрізними матеріалами. Серед них метали, металеві сплави, двовимірні матеріали, оксиди, алмази, напівпровідники, полімери, біоматеріали, молекулярні кристали та чорнило.

Традиційні 3D-нанопринтери фокусують лазернуточку для послідовної обробки матеріалів та вимагають багато часу для завершення друку, зазначають вчені. Нова технологія змінює ширину лазерного імпульсу формування візерункових світлових листів, що дозволяє отримати цілісне зображення, що містить сотні тисяч пікселів. При цьому швидкість друку збільшується в 1 000 разів.

Автори вважають, що технологію можна використовуватидля друку функціональних наноустроїв, 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 запакувати до 5 Пбіт (625 Тб) інформації, додають вони.

Кодування інформації за допомогою гідрогелю. Зображення: Carnegie Mellon University

Читати далі:

З'ясувалося, скільки років воді, яку ми п'ємо сьогодні

17-річний інженер вигадав безмагнітний двигун: його зможуть застосовувати в електромобілях

Неподалік Землі знайшли дві планети. Можливо, вони живуть