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
Найдены останки римского легионера, которого сурово наказали за предательство
Наука
Новая смелая гипотеза переписывает историю Вселенной
Космос
Эйнштейн был прав: его открытие поможет раскрыть тайну нейтронных звезд
Космос
Гель для защиты от радиации разработали в Европе
Космос
Шаг к созданию мантии-невидимки: ученые добились отрицательного преломления света 
Наука
Telegram выкатил крупное обновление по работе с видео
Новости
Вошел как влитой: в России создали легко интегрируемый аналог Microsoft AD
Технологии
Китайский робопес впервые участвовал в пожарно-спасательной операции
Новости
Таинственные космические огни оказались странными остатками взорвавшихся звезд
Космос
Британский стартап показал робота, который манипулирует руками быстрее человека
Новости
Четвертому пациенту пересадили модифицированную почку свиньи
Наука
Посмотрите на цветные облака, которые плывут в небе над марсоходом «Кьюриосити»
Космос
Инженеры MIT напечатали дешевый двигатель для маленьких спутников
Новости
Началась разработка космического двигателя на воде: что о нем известно
Космос
Через Млечный Путь несется пара объектов на гиперскорости: что о них известно
Космос
Названы опасные побочные эффекты использования ИИ для мозга
Наука
НАСА рискуют провалить главную лунную программу и не только
Кейсы
Прибор для анализа крови без уколов привлек 35 млн рублей от стартап-студии
Наука
«Джеймс Уэбб» рассмотрит астероид, который может угрожать Земле
Космос
Телескоп «Евклид» наблюдал редкое кольцо Эйнштейна в соседней галактике
Космос