Учёные представили технологию печати металлом микроскопических конструкций с помощью света
Исследователи из Технологического института Джорджии (Georgia Tech), США, разработали средство для печати наноразмерных металлических конструкций на основе света. Представленная технология оказалась гораздо быстрее и дешевле любого из ныне существующих продаваемых устройств. Создатели уверены, что у их достижения есть потенциал выйти из лабораторий в мир.
Доцент Сурабх Саха и аспирант Чонго Чой разработали метод печати металлических наноструктур, который в 480 раз быстрее и в 35 раз дешевле традиционного метода. Их достижение представили в журнале Advanced Materials («Передовые материалы»).
Метод наноразмерной печати металлом также называют нанопаттернированием. Сам по себе такой подход позволяет создавать уникальные структуры с привлекательными функциями для развития многих технологий, включая производство электроники, деталей для преобразования солнечной энергии, датчиков и других систем.
Принято считать, что для наноразмерной печати требуются источники света высокой интенсивности. Но соответствующий инструмент — фемтосекундный лазер — может стоить до 500 тыс. долларов, что слишком дорого для подавляющего большинства научных лабораторий и небольшого бизнеса.
Сурабх Саха сказала, что по этой причине у учёных нет возможности печатать наноматериалы быстро и по приемлемой цене. Вот почему перспективные технологии часто остаются замкнуты в стенах немногих лабораторий и не распространяются в виде доступных изделий.
И тогда коллеги задумались, а на самом ли деле им так уж необходим мощный фемтосекундный лазер, чтобы заниматься печатью изделий, чья величина измеряется в нанометрах? Для замены они искали недорогой источник светового излучения низкой интенсивности. И в итоге остановили выбор на доступных по цене суперлюминесцентных светодиодах (SLED) — эти полупроводниковые светоизлучающие детали выдают свет, в миллиард раз менее интенсивный, чем лучи фемтосекундных лазеров.
Саха и Чой решили создать оригинальную технологию проекционной печати. Для это разработали систему, которая преобразует цифровые изображения в оптические и запечатлевает их на стеклянной поверхности. Система работает подобно цифровым проекторам, но создаёт изображения с более чёткой фокусировкой. Они использовали уникальные свойства суперлюминесцентного света для создания изображений с минимальными дефектами.
На иллюстрации ниже — сравнение человеческого волоса толщиной около 100 микрометров с напечатанной на стекле серебряной «подушечкой» на стеклянном покровном стекле. Судя по идеальной ровности, волос принадлежит Чою. Пылинки тоже отлично видны, но вот напечатанная серебром выпуклость — не особо, но она там несомненно присутствует.

Затем они разработали прозрачные чернила из соли металла и с такими добавками, чтобы жидкость могла поглощать свет. Когда свет от проекционной системы попадает на раствор, это вызывает химическую реакцию, превращая раствор солей в собственно металл. Наночастицы металла пристают к поверхности стекла, и в результате металлические частицы формируют наноструктуры. По своему типу это проекционная печать. С её помощью можно напечатать всю заданную структуру за один проход, а не по отдельным точкам, и это намного ускоряет процесс.
После проверки метода изобретатели увидели, что проекционная наноразмерная печать возможна даже при освещении низкой интенсивности. Но при условии, что изображения достаточно чётко сфокусированы. Саха и Чой считают, что можно с лёгкостью повторить успех с помощью доступного на рынке коммерческого оборудования. На фоне стоимости фемтосекундного лазера направляющие, которые инженеры применили в своём экспериментальном принтере, обошлись им примерно в 3000 $, то есть в сущие «копейки».
Изобретатели уверены, что их метод особенно пригодится создателям сложных металлических наноструктур для электроники, оптики и так далее.
Доцент Сурабх Саха и аспирант Чонго Чой разработали метод печати металлических наноструктур, который в 480 раз быстрее и в 35 раз дешевле традиционного метода. Их достижение представили в журнале Advanced Materials («Передовые материалы»).
Метод наноразмерной печати металлом также называют нанопаттернированием. Сам по себе такой подход позволяет создавать уникальные структуры с привлекательными функциями для развития многих технологий, включая производство электроники, деталей для преобразования солнечной энергии, датчиков и других систем.
Принято считать, что для наноразмерной печати требуются источники света высокой интенсивности. Но соответствующий инструмент — фемтосекундный лазер — может стоить до 500 тыс. долларов, что слишком дорого для подавляющего большинства научных лабораторий и небольшого бизнеса.
Сурабх Саха сказала, что по этой причине у учёных нет возможности печатать наноматериалы быстро и по приемлемой цене. Вот почему перспективные технологии часто остаются замкнуты в стенах немногих лабораторий и не распространяются в виде доступных изделий.
И тогда коллеги задумались, а на самом ли деле им так уж необходим мощный фемтосекундный лазер, чтобы заниматься печатью изделий, чья величина измеряется в нанометрах? Для замены они искали недорогой источник светового излучения низкой интенсивности. И в итоге остановили выбор на доступных по цене суперлюминесцентных светодиодах (SLED) — эти полупроводниковые светоизлучающие детали выдают свет, в миллиард раз менее интенсивный, чем лучи фемтосекундных лазеров.
Саха и Чой решили создать оригинальную технологию проекционной печати. Для это разработали систему, которая преобразует цифровые изображения в оптические и запечатлевает их на стеклянной поверхности. Система работает подобно цифровым проекторам, но создаёт изображения с более чёткой фокусировкой. Они использовали уникальные свойства суперлюминесцентного света для создания изображений с минимальными дефектами.
На иллюстрации ниже — сравнение человеческого волоса толщиной около 100 микрометров с напечатанной на стекле серебряной «подушечкой» на стеклянном покровном стекле. Судя по идеальной ровности, волос принадлежит Чою. Пылинки тоже отлично видны, но вот напечатанная серебром выпуклость — не особо, но она там несомненно присутствует.

Затем они разработали прозрачные чернила из соли металла и с такими добавками, чтобы жидкость могла поглощать свет. Когда свет от проекционной системы попадает на раствор, это вызывает химическую реакцию, превращая раствор солей в собственно металл. Наночастицы металла пристают к поверхности стекла, и в результате металлические частицы формируют наноструктуры. По своему типу это проекционная печать. С её помощью можно напечатать всю заданную структуру за один проход, а не по отдельным точкам, и это намного ускоряет процесс.
После проверки метода изобретатели увидели, что проекционная наноразмерная печать возможна даже при освещении низкой интенсивности. Но при условии, что изображения достаточно чётко сфокусированы. Саха и Чой считают, что можно с лёгкостью повторить успех с помощью доступного на рынке коммерческого оборудования. На фоне стоимости фемтосекундного лазера направляющие, которые инженеры применили в своём экспериментальном принтере, обошлись им примерно в 3000 $, то есть в сущие «копейки».
Изобретатели уверены, что их метод особенно пригодится создателям сложных металлических наноструктур для электроники, оптики и так далее.
- Дмитрий Ладыгин
- phys.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
В 2025 году в Беринговом море неожиданно появилось огромное количество крабов
Теперь ученые наконец-то нашли разгадку природной аномалии...
Летние каникулы длиной… в два с половиной года: как 777 российских детей вернулись домой через Сибирь, Америку и Европу
По этой удивительной истории запросто можно снять отличный сериал. Даже несколько сезонов...
Каспийское море снова изменилось: какие острова нанесут на новые карты
Почему географы очень строги к таким объектам и какие требования предъявляют к ним...
Что-то странное живет в старом топливе, вытекшем из затонувших кораблей во Вторую мировую войну
По словам ученых, в нефтепродуктах на дне моря «не протолкнуться»: 42 типа, 107 классов, 249 отрядов, 432 семейства, 1 047 родов микроорганизмов...
«Космос-2612» против спутника-шпиона: Россия показала, что не будет мириться с американской разведкой на орбите
Почему западные эксперты считают, что противостояние на орбите выходит на более новую и крайне опасную стадию...
Маск только что показал летающий автомобиль: история говорит, что это может не сработать
Почему эксперты Popular Mechanics не верят в успех нового проекта владельца SpaceX и Tesla...
Вот почему самый загадочный в мире 600-летний текст до сих пор не расшифрован
Рукопись Войнича могли переплести не по порядку, и этот факт дает ответы на многие вопросы...
Что массово убивало пингвинов в 2024-м: ученые подозревали птичий грипп, но они ошибались
Поразительно, но виновник массовой гибели птиц больше 20 лет находился под носом у исследователей, а они его не замечали...
Ковчег русских детей: как 777 российских детей вернулись домой через Сибирь, Америку и Европу (продолжение)
Никто и не ожидал, что летние каникулы вдруг затянутся на два с половиной года...
Похоже, между кошками и их хозяевами существует загадочная гормональная связь
Этот эксперимент напрашивался уже давно, но после вопросов стало еще больше...
Парадокс Ванильного острова: почему на Мадагаскаре все рано или поздно заканчивается революцией
Что такое «красные зоны»? Как с ними связаны горбатые быки? И, вообще, какую роль в этой истории сыграла японское аниме?...
Муравьи Дракулы охотятся с первого дня жизни: их мозг может объяснить такую «кровожадность»
По словам ученых, когда-то такими были все муравьи, но что-то заставило их поменять свое поведение...