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美开发出制造纳米精度物体新方法

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  美国研究人员开发出一种新方法,可“打印”各种形状、多种材质的纳米精度三维物体,在光学、医疗、机器人等领域有广阔的应用前景。


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参与研究的麻省理工学院生物工程及大脑和认知科学副教授爱德华·博伊登说,这是一种多种材料创建纳米级精度三维结构的新方法。相关论文发表在新一期美国《科学》杂志上。


新研究采用了一种被称为“内爆制造”的技术。团队使用吸水性很强的聚丙烯酸酯凝胶作为微观制造支架,将支架浸泡在含有荧光素分子的溶液中。在双光子显微镜下,研究人员用激光激活荧光素分子,使其附着在凝胶的特定位置充当锚点,然后添加需要“打印”的材料分子与锚点结合,比如金属、量子点、DNA(脱氧核糖核酸)等。

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当所有分子就位,研究人员向凝胶中加酸使整个结构收缩,每个维度上可以缩小到十分之一,整个体积缩小到原来的千分之一。目前,研究人员可利用该方法制造出体积为1立方毫米、分辨率为50纳米的物体。


现阶段3D打印技术主要通过逐层叠加方式创建微小三维结构,但这一过程比较缓慢,并且只适用于利用聚合物、塑料等材料制造“自支撑结构”,造不出中空等结构。


而通过“内爆制造”可以创造出各种结构的纳米精度三维物体,包括有梯度的、非连通的及复合材料的结构等。


研究人员认为,该技术最早的应用可能在光学领域,例如制造用以研究光的基本特性的特殊透镜以及用于手机摄像头、显微镜或内窥镜的镜头等。在将来,该技术可用于生产纳米级电子产品或机器人等。


2019年1月11日 15:28
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