Ein Wissenschaftlerteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte ein neues Verfahren, mit dem komplexe, detailreiche Nano-Objekte aus dem 3D-Drucker produziert werden können. Hierfür werden beliebige Objekte auf Nano-Größe verkleinert gedruckt, wie auch auf der Universitätswebsite nachzulesen ist. In einem ersten Schritt wurden 3D-Objekte aus einem Spezial-Hydrogel hergestellt. Anschließend wurden diese mit einer Säure bis auf Nano-Größe minimiert.
Von den Forschern konnten Objekte auf das Tausendfache geschrumpft werden. Die Methode erhielt die Bezeichnung Implosions-Fabrikation und eröffnet völlig neue Möglichkeiten in der Nanotechnologie. Das Hydrogel besteht aus Polyacrylat/Polyacrylamid. Laut dem Forscher Daniel Oran, sind diese speziellen Gele für ihre Fähigkeit bekannt, sich um etwa das Zehnfache zu verkleinern oder zu vergrößern. Wenn das Hydrogel mit bestimmten Säuren in Berührung kommt, verändert sich der Wassergehalt und die chemischen Verbindungen, wodurch das Gel gleichmäßig zusammengezogen wird.
Auf diese Weise können aus größeren Gelobjekten detailreiche Objekte in Nanogröße fertigen. Die Wissenschaftler tunkten das Hydrogel in eine Lösung, die lichtsensible Fluorescein-Moleküle beinhaltet. Feine Laserpulse verankerten die Moleküle im Anschluss in dem Hydrogel an jenen Positionen, wo sich später die Bauteile des Nano-Objekts befinden sollen. Die Lösung wurde ausgewaschen, was dazu führte, dass nur die verankerten Moleküle verblieben.
Das Gelkonstrukt wurde von den Forschern für das Verkleinerungsverfahren stundenlang in einer Säure oder Lösung mit zweiwertigen Kationen eingetaucht. Die Abstoßung negativer Ladungen im Hydrogel konnte dadurch aufgehoben werden. Das Ergebnis war ein zusammengezogenes Gelobjekt, maßstabsgetreu auf Nanogröße minimiert. Nach Angaben der Wissenschaftler werde die neue Implosions-Fabrikation die Nanotechnik revolutionieren.
A team of scientists from the Massachusetts Institute of Technology (MIT) has developed a new process for producing complex, detailed nano-objects from 3D printers. For this purpose, any objects can be printed down to nano size, as can also be read on the university website. In a first step, 3D objects were produced from a special hydrogel. These were then minimized to nano size with an acid.
The researchers were able to shrink objects to a thousand times their original size. The method was called implosion fabrication and opens up completely new possibilities in nanotechnology. The hydrogel consists of polyacrylate/polyacrylamide. According to researcher Daniel Oran, these special gels are known for their ability to decrease or increase tenfold. When the hydrogel comes into contact with certain acids, the water content and chemical compounds change, causing the gel to contract evenly.
In this way, larger gel objects can be made into nano-sized, detailed objects. The scientists dipped the hydrogel into a solution containing light-sensitive fluorescein molecules. Fine laser pulses then anchored the molecules in the hydrogel at the positions where the components of the nano-object would later be located. The solution was washed out, leaving only the anchored molecules.
The researchers immersed the gel construct for hours in an acid or solution containing divalent cations. The repulsion of negative charges in the hydrogel could thus be eliminated. The result was a contracted gel object, minimized to nano scale. According to the scientists, the new implosion fabrication will revolutionize nanotechnology.