Polymeerien tuolla puolen: 3D-mikro- ja nanovalmistustekniikka

Tähän mennessä on miniatyyrisiä 3D-esineitä on voitu valmistaa yleensä vain muutamista materiaaleista, pääasiassa polymeeristä.

Uudessa tutkimusartikkelissa Max Planck -instituutin älykkäiden järjestelmien tutkijoiden ryhmä (MPI-IS) ja Singaporen kansallisen yliopiston (NUS) tiedemiehiä esittelee uuden mikro- ja nanotason 3D-valmistusmenetelmän, joka ei enää rajoitu yksinomaan polymeereihin.

Työssään tutkijat osoittavat, kuinka he hyödyntävät rakennuspalikoina kaikenlaisia materiaaleja: metalleista metallioksideihin, hiilimateriaaleihin tai puolijohteisiin.

”Tämän tutkimuksen keskeinen ajatus on manipuloida optofluidisia vuorovaikutuksia (valolla ohjattua virtausta) tarkasti ohjaamalla erilaisten mikro- tai nanopartikkelien 3D-kokoonpanoa rajoitetussa 3D-tilassa”, sanoo vastaava kirjoittaja Mingchao Zhang.

Osoittaakseen, mitä optofluidisella kokoonpanomenetelmällä on mahdollista tehdä, tiimi rakensi erilaisia pieniä laitteita, kuten mikroventtiilejä, jotka pystyvät lajittelemaan hiukkasia koon mukaan hiuksenhienoissa kanavissa.

Tai he rakensivat mikrorobotteja, jotka on valmistettu useammasta kuin yhdestä materiaalista ja joita voidaan liikuttaa eri tavoin riippuen siitä, aktivoituvatko ne valolla vai ulkoisella magneettikentällä.

Kaikilla rakenteilla on rakenteellinen stabiilius: Kootut hiukkaset pysyvät yhdessä voimakkaiden van der Waalsin voimien avulla, mikä tekee rakenteista itsekantavia ja mekaanisesti vakaita myös ilman kemiallista sidosta.

”Optofluidinen kokoonpano voittaa perinteisen kaksifotonipolymerisaation materiaalirajoitukset. Uusi teknologiamme mahdollistaa pienten 3D-objektien muodostamisen lähes mistä tahansa materiaalista. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia monitoimisille mikroroboteille, mikroskooppiselle teknologialle ja monille muille sovelluksille, jotka kuulostavat vielä tänäkin päivänä tieteiskirjallisuudelta”, päättää Metin Sitti.

Aiheesta aiemmin:

3D-tulostetut heliksit THz-optisina materiaaleina

Magnoniikkaa kolmanteen ulottuvuuteen

Syviä kaivantoja 3D-tulostuksella RF-komponenteille