Nanostrutture 3D complesse ricavate dagli idrogel

I ricercatori della Carnegie Mellon University e dell’Università cinese di Hong Kong hanno sviluppato una strategia per realizzare nanostrutture 3D complesse ad alta risoluzione da vari materiali.

Ridurre le dimensioni dei nanodispositivi stampabili fino a 10 nanometri o diversi atomi di spessore. Questa la sfida di Yongxin (Leon) Zhao della Carnegie Mellon University, negli Stati Uniti, e Shih-Chi Chen dell’Università cinese di Hong Kong, che hanno sviluppato una tecnica che prevede l’ideazione del modello 3D di un materiale in idrogel e la sua riduzione per una risoluzione su scala nanometrica.

La nanostampa si fa rapida

Il metodo è chiamato litografia a due fotoni a femtosecondi o FP-TPL. E’ fino a mille volte più veloce rispetto alle precedenti tecniche di nanostampa e potrebbe portare a un processo su larga scala conveniente per l’uso in biotecnologia, fotonica e nanodispositivi.

Mentre le tradizionali stampanti 3D su scala nanometrica focalizzano un punto laser per elaborare in serie i materiali e impiegano molto tempo per completare un progetto, l’invenzione di Shih-Chi Chen modifica l’ampiezza dell’impulso del laser per formare fogli di luce modellati, realizzando un’intera immagine contenente centinaia di migliaia di pixel (voxel) da stampare immediatamente, senza compromettere la risoluzione assiale.

Per un caso fortuito, i nanomateriali che abbiamo provato sono stati tutti attratti automaticamente dal modello stampato in idrogel e assemblati magnificamente – spiega Zhao. Man mano che il gel si restringe e si disidrata, i materiali diventano ancora più densamente imballati e si connettono tra loro“.

Per esempio, se un idrogel stampato viene inserito in una soluzione di nanoparticelle d’argento, le nanoparticelle d’argento si autoassemblano al gel lungo il motivo stampato al laser. Quando il gel si asciuga, può ridurre fino a 13 volte la sua dimensione originale, rendendo l’argento abbastanza denso da formare un nanofilo e condurre elettricità.

In futuro vorremmo utilizzare la nuova tecnologia per produrre nanodispositivi funzionali, come nanocircuiti, nanobiosensori o persino nanorobot per diverse applicazioni – aggiunge Zhao. Siamo limitati solo dalla nostra immaginazione”.

https://www.cmu.edu/mcs/news-events/2022/1223_zhao-nanofabrication.html