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
2024 год стал самым жарким за полтора века: впервые превышен предел в 1,5°С
Наука
Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте
Космос
Физики придумали, как найти новые измерения в пространстве
Наука
Посмотрите на первое фото кометы C/2024 G3 в России: она прилетает раз в 160 000 лет
Космос
Ученые нашли необычные частицы: их поведение невозможно объяснить обычной физикой
Наука
Байден запретит поставки ИИ-чипов в Россию: что ответила NVIDIA
Новости
300 млрд киловатт-часов: Китай строит крупнейшую в мире гидроэлектростанцию
Новости
Парниковые газы предложили хранить в стенах домов для борьбы с изменением климата
Наука
Ученые разгадали тайну, как древние птерозавры поднялись в воздух
Наука
Эксперимент показал, что фотоны света могут вести себя как частицы темной материи
Наука
ИИ создал крупнейшую базу данных фотографий северного сияния
Наука
Молекулы РНК превратили в «фонарики», чтобы отслеживать их работу в клетке
Наука
Европейский зонд показал северный полюс Меркурия в рекордных деталях
Космос
Посмотрите, как изменится внешний вид людей через 30 лет  
Наука
Посмотрите на первые фото Tesla Model Y без камуфляжа  
Новости
«Тостер» для смартфона обновляет зарядку гаджета за секунды
Новости
Гаджет, который научился читать мысли человека, показали на CES 2025
Новости
Эта камера будет снимать на Луне: Nikon представила прототип на CES 2025  
Новости
Ярчайший гамма-всплеск в истории связали с теорией струн и темной материей  
Новости
Наука в фокусе: кто и зачем делает научно-популярные видеоблоги в России
Кейсы