美國研究人員開發出一種新方法,可“打印”各種形狀、多種材質的納米精度三維物體,在光學、醫療、機(ji)器(qi)人等領(ling)域有(you)廣闊(kuo)的應(ying)用前(qian)景(jing)。
參與研究的麻省理工學院生物工程及大腦和認知科學副教授愛德華·博伊登說,這是一種多種材料創建納米級精度三維結構的新方法。相關論文發表在新一期美國《科學》雜志上。
新研究采用了一種被稱為“內爆制造”的技術。團隊使用吸水性很強的聚丙烯酸酯凝膠作為微觀制造支架,將支架浸泡在含有熒光素分子的溶液中。在雙光子顯微鏡下,研究人員用激光激活熒光素分子,使其附著在凝膠的特定位置充當錨點,然后添加需要“打印”的材料分子與錨點結合,比如金屬、量子點、DNA(脫氧核糖核酸)等。
當所有分子就位,研究人員向凝膠中加酸使整個結構收縮,每個維度上可以縮小到十分之一,整個體積縮小到原來的千分之一。目前,研究人員可利用該方法制造出體積為1立方毫米、分辨率為50納米的物體。
現階段3D打印技術主要通過逐層疊加方式創建微小三維結構,但這一過程比較緩慢,并且只適用于利用聚合物、塑料等材料制造“自支撐結構”,造不出中空等結構。
而通過“內爆制造”可以創造出各種結構的納米精度三維物體,包括有梯度的、非連通的及復合材料的結構等。
研究(jiu)人員認(ren)為,該技術(shu)(shu)最早的(de)(de)應用(yong)可能在(zai)光(guang)學領域,例(li)如制(zhi)造用(yong)以研究(jiu)光(guang)的(de)(de)基本特(te)(te)性(xing)的(de)(de)特(te)(te)殊透鏡(jing)(jing)以及用(yong)于手(shou)機(ji)攝像(xiang)頭(tou)、顯微鏡(jing)(jing)或(huo)內窺鏡(jing)(jing)的(de)(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)等。在(zai)更遠的(de)(de)將來,該技術(shu)(shu)可用(yong)于生產納米(mi)級(ji)電子產品或(huo)機(ji)器人等。