Οι επιστήμονες παράγουν τρισδιάστατες τυπωμένες δομές με ενσωματωμένες-νανορυτίδες για προηγμένο έλεγχο της επιφάνειας
Γουχάν, Κίνα - Μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong ανέπτυξε μια νέα προσέγγιση εκτύπωσης-τρισδιάστατης-με βάση το λέιζερ για την κατασκευή τρισδιάστατων{{4}μικρο{5}}δομών που φέρουν μοτίβα ρυτίδων νανοκλίμακας στις επιφάνειές τους, ανοίγοντας νέους δρόμους για επιφάνειες υψηλής{6}}.
Στη μελέτη, η ομάδα αναφέρει μια μέθοδο "απευθείας συναρμολόγησης με λέιζερ" που χρησιμοποιεί ένα λέιζερ femtosecond για τη δημιουργία πολυμερών μικρο-voxels που σχηματίζουν αυθόρμητα νανορυτίδες λόγω αναντιστοιχιών τάσεων κατά τον φωτοπολυμερισμό.
Τα βασικά χαρακτηριστικά της τεχνολογίας περιλαμβάνουν:
A μεμονωμένο-υλικό, διαδικασία ενός-βήματος: Ολόκληρη η μικροδομή-συμπεριλαμβανομένων των ρυτίδων της-σχηματίζεται σε ένα μόνο λέιζερ-πάσο γραφής, χωρίς να χρειάζονται ξεχωριστά βήματα προτύπου ή ανάρτησης-βημάτων τσαλακώματος.
Υψηλή χωρική ανάλυση και γεωμετρική ελευθερία: Η μέθοδος επιτρέπει την κατασκευή αρχιτεκτονικών-σχεδιασμένων από το χρήστη σε τρισδιάστατη μορφή με προγραμματισμένα μοτίβα ρυτίδων (συμπεριλαμβανομένων ιεραρχικών ή με μοτίβο ρυτίδων) σε όλες τις επιφάνειες.
Ελεγχόμενο μήκος κύματος ρυτίδων έως δεκάδες νανόμετρα: Οι συγγραφείς δείχνουν ότι τα μήκη κύματος ρυτίδων μπορούν να συντονιστούν (κάτω από ~40 nm) ελέγχοντας τις παραμέτρους του λέιζερ και του υλικού.
Ευρεία δυνατότητα εφαρμογής: Καθώς οι ζάρες είναι ενσωματωμένες κατά την εκτύπωση, οι αρχιτεκτονικές που προκύπτουν μπορούν να συνδυάσουν μακρο-σχέδιο σχήματος και υφή επιφάνειας νανοκλίμακας σε ένα βήμα-υποσχόμενο για εφαρμογές σε οπτικά, αισθητήρια, μικρο-ρευστικά και μηχανικές συσκευές όπου η επιφάνεια, το φως{3} έχουν σημασία αλληλεπίδραση ή διαβροχή.
Η ερευνητική ομάδα απέδειξε την ικανότητα εκτυπώνοντας μικρο-τούβλα, συστοιχίες πλέγματος, ακόμη και καλλιτεχνικά σχήματα (για παράδειγμα ένα έμβλημα μικρο-κλίμακας του πανεπιστημίου) καλυμμένα με νανορυτίδες, αποδεικνύοντας τόσο τη δομική πολυπλοκότητα όσο και τον έλεγχο της υφής της επιφάνειας.
Σύμφωνα με τους συγγραφείς, η κύρια καινοτομία έγκειται στο συνδυασμό της πρόσθετης κατασκευής μικρο-αρχιτεκτονικών με-επιτόπια νανοδομή-που συγχωνεύει αποτελεσματικά την τρισδιάστατη εκτύπωση με τα μοτίβα νανοκλίμακας σε μια ενοποιημένη διαδικασία. Αυτό θα μπορούσε να απλοποιήσει σημαντικά την κατασκευή λειτουργικών επιφανειών, όπου θα απαιτούνταν κανονικά ξεχωριστά βήματα λιθογραφίας ή αυτο-τσαλακώματος.
Οι πιθανές επιπτώσεις της εργασίας περιλαμβάνουν βελτιωμένη απόδοση μικροσυσκευών (για παράδειγμα μέσω ενισχυμένης επιφάνειας ή ενισχυμένης σκέδασης φωτός), αυξημένη λειτουργικότητα σε μικρο{0}}ρομποτικά ή βιοϊατρικά ικριώματα (όπου η υφή της επιφάνειας επηρεάζει τη συμπεριφορά των κυττάρων) και νέες ελευθερίες σχεδιασμού σε μεταϋλικά ή φωτονικές αρχιτεκτονικές.
Οι συγγραφείς καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η στρατηγική τους «παρέχει ένα καθολικό πρωτόκολλο για την κατασκευή σχεδόν αυθαίρετων αρχιτεκτονικών με ναναρθρώσεις» και «διευκολύνει ένα νέο παράδειγμα στην κατασκευή μικρο/νανο-προσθετικών».
