Нанопечать ускорили в 1 000 раз с помощью сжимающегося гидрогеля

Исследователи разработали метод печати трехмерных объектов, который на порядок ускоряет производство, не ухудшая качество готовых изделий. Технология описана в журнале Science.

Исследователи из университета Карнеги-Меллона и Китайского университета Гонконга ускорили 3D-печать устройств размером всего в несколько десятков нанометров с помощью лазера и гидрогеля. Они создали трехмерный рисунок изделия в гидрогеле и уменьшили его до крошечных размеров. Разработка пригодится в биотехнологии, фотонике и при создании наноустройств.

Для печати крошечных устройств ученые применили двухфотонную фемтосекундную литографию. Они использовали фемтосекундный двухфотонный лазер, чтобы изменить сетчатую структуру и размер пор гидрогеля. В результате, внутри полимерного материала формируется узор, который можно заполнить частицами различных веществ, растворенных в воде. По мере того, как гель сжимается в процессе обезвоживания, частицы соединяются друг с другом, формируя готовое плотное изделие.

Изделия, напечатанные из различных материалов с помощью новой технологии. Изображение: Carnegie Mellon University

Например, если гидрогель с нанесенным лазером узором поместить в раствор наночастиц серебра, последние самособерутся вдоль рисунка, объясняют ученые. Когда гель высыхает, он сжимается до 13 раз по сравнению с первоначальным размером. Это делает серебро достаточно плотным, чтобы образовывать наноструктуру, проводящую электричество.

Исследователи показали, что технология работает с различными материалами. В их числе металлы, металлические сплавы, двумерные материалы, оксиды, алмазы, полупроводники, полимеры, биоматериалы, молекулярные кристаллы и чернила.

Традиционные 3D-нанопринтеры фокусируют лазерную точку для последовательной обработки материалов и требуют много времени для завершения печати, отмечают ученые. Новая технология изменяет ширину лазерного импульса для формирования узорчатых световых листов, что позволяет получить целостное изображение, содержащее сотни тысяч пикселей. При этом, скорость печати увеличивается в 1 000 раз.

Авторы считают, что технологию можно использовать для печати функциональных наноустройств, таких как электрические схемы, биосенсоры или даже нанороботы. Кроме того, с ее помощью можно создавать крошечные системы хранения данных: в одном кубическом сантиметре материала можно упаковать до 5 Пбит (625 Тб) информации, добавляют они.

Кодирование информации с помощью гидрогеля. Изображение: Carnegie Mellon University

Читать далее:

Выяснилось, сколько лет воде, которую мы пьем сегодня

17-летний инженер придумал безмагнитный двигатель: его смогут применять в электромобилях

Недалеко от Земли нашли две планеты. Возможно, они обитаемы

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Предок тираннозавра «иммигрировал» в Америку из Азии, считают ученые
Наука
Обновленный Gemini 2.5 Pro от Google возглавил рейтинг ИИ для разработчиков
Новости
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости
Старая модель не работает: ученые ищут новые объяснения устройства Вселенной
Космос
Пыльцевая буря накрыла центр России: что это и как защититься аллергикам
Наука
3400-летние артефакты загадочного племени нашли на вершине потухшего вулкана в Венгрии
Наука
На 3D-принтере напечатали электрод, который работает эффективнее ЭЭГ
Наука
Древесная стружка и ветки: открыт необычный способ мумификации с удивительной эффективностью
Наука
Физики MIT наблюдали квантовые взаимодействия между атомами
Наука
В Перми предложили способ очистки побережья от последствий разлива нефти
Наука
«Уэбб» заглянул сквозь дымку, окутывающую популярные и загадочные экзопланеты
Космос
Хирурги впервые удалили опухоль позвоночника через глазницу
Наука
Не только в небе: птерозавры ходили бок о бок с динозаврами, выяснили ученые
Наука