雖然還不能讓人類像“蟻人”或“黃蜂女”那樣縮小,但麻省理工的研究人員們,已經掌握了納米級的“內爆製造”(Implosion Fabrication)工藝,可以“列印”出各種常見形狀的微型版本。
【研究配圖 - 1】
該團隊解決了當前和最複雜的 3D 列印材料方法的侷限性。若藉助多層的堆疊,顯然會限制物體的 3D 形狀。於是團隊選擇了凝膠支架,而不是在空氣中進行列印。
在這個凝膠支架內,可先使用當前硬體來製造各種物體。研究團隊創造了一種新的方法,能夠以在奈米的尺度、完成對幾乎任何 3D 幾何體的組裝。用於測試的奈米材料中,包括多種金屬、半導體、以及生物分子。
第一張配圖為 20x 收縮和脫水的凝膠(SEM / 掃描電子顯微鏡)影象。研究團隊藉助鐳射,在基板上燒蝕出了圓形和正方形,該方法可用於聲稱複雜的三維結構。
第二張配圖左側為(A)凝膠和(左圖右上角)縮水 20 倍後的對比照片。右側(B)則是原子力顯微鏡(AFM)對 10 倍收縮水凝膠的平滑度測量(微米尺度)。
【研究配圖 - 2】
研究人員稱:“我們將水凝膠作為支架,在空間的特定點位上進行了材料的沉積。然後在三維尺度上對這些支架進行光學圖案化。隨著一種或多種功能材料的加入,以受控方式脫水縮小,可在固體基質中實現奈米級的特徵尺寸”。
這種製作工藝,被稱為“內爆製造”或 ImpFab,因其在聚丙烯酸酯凝膠(即水凝膠)支架內進行列印,所以能夠產生非自支撐的 3D 列印材料排列。在縮水時,能夠實現數十奈米的精度。
研究人員藉助雙光子顯微鏡來確定水凝膠中的點位,他們以熒光素分子為錨,方便研究人員新增與之結合的其它種類的分子。研究合著者、MIT 神經科學教授兼生物工程與腦認知科學副教授 Edward Boyden 表示:
你可以藉助光線,將錨拋到任何想要固定的點位上,然後你可以將其餘東西固定的錨件上。它可以是一個量子點、一段 DNA、或者一個金奈米粒子。
【研究配圖 - 3】
結構完成後,研究人員添加了一種促使水凝膠(及其結構)收縮的酸液。透過這種方法,研究人員可以將材料結構縮小至 1/1000 。聽起來似乎很瘋狂,但確實相當有效。
有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《科學》(Science)雜誌上。原標題為:
《3D nanofabrication by volumetric deposition and controlled shrinkage of patterned scaffolds》
雖然還不能讓人類像“蟻人”或“黃蜂女”那樣縮小,但麻省理工的研究人員們,已經掌握了納米級的“內爆製造”(Implosion Fabrication)工藝,可以“列印”出各種常見形狀的微型版本。
據悉,負責該專案的 MIT 團隊,發明了一種捕捉物體形狀並進行復制的方法,可在將它乾燥後進一步縮小至奈米級。【研究配圖 - 1】
該團隊解決了當前和最複雜的 3D 列印材料方法的侷限性。若藉助多層的堆疊,顯然會限制物體的 3D 形狀。於是團隊選擇了凝膠支架,而不是在空氣中進行列印。
在這個凝膠支架內,可先使用當前硬體來製造各種物體。研究團隊創造了一種新的方法,能夠以在奈米的尺度、完成對幾乎任何 3D 幾何體的組裝。用於測試的奈米材料中,包括多種金屬、半導體、以及生物分子。
第一張配圖為 20x 收縮和脫水的凝膠(SEM / 掃描電子顯微鏡)影象。研究團隊藉助鐳射,在基板上燒蝕出了圓形和正方形,該方法可用於聲稱複雜的三維結構。
第二張配圖左側為(A)凝膠和(左圖右上角)縮水 20 倍後的對比照片。右側(B)則是原子力顯微鏡(AFM)對 10 倍收縮水凝膠的平滑度測量(微米尺度)。
【研究配圖 - 2】
研究人員稱:“我們將水凝膠作為支架,在空間的特定點位上進行了材料的沉積。然後在三維尺度上對這些支架進行光學圖案化。隨著一種或多種功能材料的加入,以受控方式脫水縮小,可在固體基質中實現奈米級的特徵尺寸”。
這種製作工藝,被稱為“內爆製造”或 ImpFab,因其在聚丙烯酸酯凝膠(即水凝膠)支架內進行列印,所以能夠產生非自支撐的 3D 列印材料排列。在縮水時,能夠實現數十奈米的精度。
研究人員藉助雙光子顯微鏡來確定水凝膠中的點位,他們以熒光素分子為錨,方便研究人員新增與之結合的其它種類的分子。研究合著者、MIT 神經科學教授兼生物工程與腦認知科學副教授 Edward Boyden 表示:
你可以藉助光線,將錨拋到任何想要固定的點位上,然後你可以將其餘東西固定的錨件上。它可以是一個量子點、一段 DNA、或者一個金奈米粒子。
【研究配圖 - 3】
結構完成後,研究人員添加了一種促使水凝膠(及其結構)收縮的酸液。透過這種方法,研究人員可以將材料結構縮小至 1/1000 。聽起來似乎很瘋狂,但確實相當有效。
有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《科學》(Science)雜誌上。原標題為:
《3D nanofabrication by volumetric deposition and controlled shrinkage of patterned scaffolds》