Mit einem neuen Verfahren, entwickelt von einem Forscherteam des MIT, können hochpräzise und komplexe Nano-3D-Objekte hergestellt werden. Das ermöglicht nicht nur neue Bauteile, sondern auch Nanoroboter stellen die MIT-Forscher mit dem neuen Verfahren in Aussicht. Wir haben einen Blick auf das Projekt „Implosion Fabrication“ geworfen.
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 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.
Implosions-Fabrikation
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.
Auch das deutsche Unternehmen Nanoscribe stellte auf der formnext 2018 ein neues Verfahren vor, welches größere Strukturen im Millimeterbereich schnell und mit höchster Genauigkeit im Mikrobereich druckt. Auf unserer Themenseite erfahren Sie mehr zum Nano-3D-Druck.