Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, микроструктуры в форме свисающего круассана с трехмерной изогнутой поверхностью, собранной из частиц SiO₂ .
Источник;: MPHS
Метод основан на сборке с использованием света или оптожидкостной системы.
Команда из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка (MPI-IS) и Национального университета Сингапура (NUS) продемонстрировала новый способ создания трехмерных микроструктур из широкого спектра материалов — достижение, направленное на устранение давнего ограничения в области миниатюрной робототехники и микроустройств.В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature, исследователи описывают «оптофлюидный» метод сборки, который позволяет создавать произвольные трехмерные микро- и наноструктуры из материалов, которые обычно невозможно напечатать с помощью традиционной двухфотонной полимеризации (2PP), включая металлы, оксиды металлов, углеродные наноматериалы и квантовые точки.
Лазер, который направляет частицы в «шаблон»
Вместо прямой печати конечного объекта из полимерной смолы, метод использует фемтосекундный лазер для создания строго локализованного нагретого участка внутри жидкой дисперсии микро- или наночастиц, что создаёт температурный градиент и световой поток, который транспортирует частицы в целевую точку.
Лазер располагается рядом с предварительно напечатанным полимерным «микрошаблоном», который содержит небольшое отверстие; частицы проводятся через эту щель и накапливаются внутри, принимая геометрию шаблона. «Ключевая идея этого исследования состоит в точном управлении оптофлюидными взаимодействиями (световым потоком), направляющими 3D-сборку различных микро- или наночастиц внутри ограниченного трёхмерного пространства», — сказал соавтор-корреспондент Минчао Чжан в материалах, сопровождающих публикацию.
После сборки полимерный шаблон удаляется, оставляя структуру, полностью состоящую из выбранного материала. В статье Nature сообщается, что полученные архитектуры могут быть механически стабильными без химических связей, при этом частицы удерживаются вместе силами Ван-дер-Ваальса.
Микроклапаны и многоматериальные микроботы
Для демонстрации практического применения исследователи создали микрофлюидные клапаны, предназначенные для разделения частиц по размеру в узких каналах, а также микроботов, сочетающих несколько функциональных материалов для обеспечения различных режимов управления, включая движение под воздействием света и магнитное управление.
«Форма может быть любой», — сказал первый автор Сянлун Люй, описывая конструкции от кубов и сфер до более сложных форм. Метин Ситти, один из ведущих авторов, отметил, что этот подход «преодолевает материальные ограничения традиционной двухфотонной полимеризации» и может расширить возможности проектирования многофункциональных микроботов и других микромасштабных технологий.
Комментариев нет:
Отправить комментарий