MIT称已掌握纳米级内爆制造工艺，结构体积可缩至1/1000

shuszhao · 发表于 2018-12-21 09:02:58

虽然还不能让人类像“蚁人”或“黄蜂女”那样缩小，但麻省理工的研究人员们，已经掌握了纳米级的“内爆制造”（Implosion Fabrication）工艺，可以“打印”出各种常见形状的微型版本……
虽然还不能让人类像“蚁人”或“黄蜂女”那样缩小，但麻省理工的研究人员们，已经掌握了纳米级的“内爆制造”（Implosion Fabrication）工艺，可以“打印”出各种常见形状的微型版本。据悉，负责该项目的 MIT 团队，发明了一种捕捉物体形状并进行复制的方法，可在将它干燥后进一步缩小至纳米级。
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该团队解决了当前和最复杂的 3D 打印材料方法的局限性。若借助多层的堆叠，显然会限制物体的 3D 形状。于是团队选择了凝胶支架，而不是在空气中进行打印。

在这个凝胶支架内，可先使用当前硬件来制造各种物体。研究团队创造了一种新的方法，能够以在纳米的尺度、完成对几乎任何 3D 几何体的组装。用于测试的纳米材料中，包括多种金属、半导体、以及生物分子。

第一张配图为 20x 收缩和脱水的凝胶（SEM / 扫描电子显微镜）图像。研究团队借助激光，在基板上烧蚀出了圆形和正方形，该方法可用于声称复杂的三维结构。

第二张配图左侧为（A）凝胶和（左图右上角）缩水 20 倍后的对比照片。右侧（B）则是原子力显微镜（AFM）对 10 倍收缩水凝胶的平滑度测量（微米尺度）。
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研究人员称：“我们将水凝胶作为支架，在空间的特定点位上进行了材料的沉积。然后在三维尺度上对这些支架进行光学图案化。随着一种或多种功能材料的加入，以受控方式脱水缩小，可在固体基质中实现纳米级的特征尺寸”。

这种制作工艺，被称为“内爆制造”或 ImpFab，因其在聚丙烯酸酯凝胶（即水凝胶）支架内进行打印，所以能够产生非自支撑的 3D 打印材料排列。在缩水时，能够实现数十纳米的精度。

研究人员借助双光子显微镜来确定水凝胶中的点位，他们以荧光素分子为锚，方便研究人员添加与之结合的其它种类的分子。研究合著者、MIT 神经科学教授兼生物工程与脑认知科学副教授 Edward Boyden 表示：

你可以借助光线，将锚抛到任何想要固定的点位上，然后你可以将其余东西固定的锚件上。它可以是一个量子点、一段 DNA、或者一个金纳米粒子。
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结构完成后，研究人员添加了一种促使水凝胶（及其结构）收缩的酸液。通过这种方法，研究人员可以将材料结构缩小至 1/1000 。听起来似乎很疯狂，但确实相当有效。