MIT研究人員已掌握納米級內爆製造工藝 結構體積可縮至1/1000

雖然還不能讓人類像「蟻人」或「黃蜂女」那樣縮小，但麻省理工的研究人員們，已經掌握了納米級的「內爆製造」（Implosion Fabrication）工藝，可以「列印」出各種常見形狀的微型版本。據悉，負責該項目的 MIT 團隊，發明了一種捕捉物體形狀並進行複製的方法，可在將它乾燥後進一步縮小至納米級。

研究配圖 - 1

該團隊解決了當前和最複雜的 3D 列印材料方法的局限性。若藉助多層的堆疊，顯然會限制物體的 3D 形狀。於是團隊選擇了凝膠支架，而不是在空氣中進行列印。

在這個凝膠支架內，可先使用當前硬體來製造各種物體。研究團隊創造了一種新的方法，能夠以在納米的尺度、完成對幾乎任何 3D 幾何體的組裝。用於測試的納米材料中，包括多種金屬、半導體、以及生物分子。

第一張配圖為 20x 收縮和脫水的凝膠（SEM / 掃描電子顯微鏡）圖像。研究團隊藉助激光，在基板上燒蝕出了圓形和正方形，該方法可用於聲稱複雜的三維結構。

第二張配圖左側為（A）凝膠和（左圖右上角）縮水 20 倍後的對比照片。右側（B）則是原子力顯微鏡（AFM）對 10 倍收縮水凝膠的平滑度測量（微米尺度）。

研究配圖 - 2

研究人員稱：「我們將水凝膠作為支架，在空間的特定點位上進行了材料的沉積。然後在三維尺度上對這些支架進行光學圖案化。隨著一種或多種功能材料的加入，以受控方式脫水縮小，可在固體基質中實現納米級的特徵尺寸」。

這種製作工藝，被稱為「內爆製造」或 ImpFab，因其在聚丙烯酸酯凝膠（即水凝膠）支架內進行列印，所以能夠產生非自支撐的 3D 列印材料排列。在縮水時，能夠實現數十納米的精度。

研究人員藉助雙光子顯微鏡來確定水凝膠中的點位，他們以熒光素分子為錨，方便研究人員添加與之結合的其它種類的分子。研究合著者、MIT 神經科學教授兼生物工程與腦認知科學副教授 Edward Boyden 表示：

你可以藉助光線，將錨拋到任何想要固定的點位上，然後你可以將其餘東西固定的錨件上。它可以是一個量子點、一段 DNA、或者一個金納米粒子。

研究配圖 - 3

結構完成後，研究人員添加了一種促使水凝膠（及其結構）收縮的酸液。通過這種方法，研究人員可以將材料結構縮小至 1/1000 。聽起來似乎很瘋狂，但確實相當有效。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《科學》（Science）雜誌上。原標題為：

《3D nanofabrication by volumetric deposition and controlled shrinkage of patterned scaffolds》

[編譯自：SlashGear]

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