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
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос
ИИ научился предсказывать успеваемость студентов по данным профиля в VK
Новости
Странная звезда Млечного Пути пульсирует каждые 44 минуты и это не объяснить
Космос
Этот OLED-экран сам издает звук: каждый пиксель работает как динамик
Новости