麻省理工學(xué)院從未對(duì)其開創(chuàng)的尖端項(xiàng)目和技術(shù)感到驚訝。該學(xué)校的最新項(xiàng)目令人印象深刻：研究人員設(shè)計(jì)了一種將3D打印結(jié)構(gòu)縮小到納米級(jí)的方法。該技術(shù)使用可訪問的技術(shù)，據(jù)報(bào)道能夠創(chuàng)建由各種材料制成的物體，包括金屬、量子點(diǎn)甚至DNA。
這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)最近發(fā)表在《Science》（科學(xué)）雜志上，該創(chuàng)新技術(shù)包括使用激光打印聚合物支架結(jié)構(gòu)，將其他材料附著到支架上然后收縮。該研究小組表示，它能夠縮小物體，使其成為原始體積的千分之一。
“這是一種將幾乎任何一種材料都以納米級(jí)精度放入3D模型的方法。這種新技術(shù)可用于制造納米結(jié)構(gòu)，用于光學(xué)、醫(yī)學(xué)和機(jī)器人等領(lǐng)域?！辟Y深作者Edward Boyden解釋說，他是Y. Eva Tan神經(jīng)技術(shù)教授，麻省理工學(xué)院生物工程和大腦與認(rèn)知科學(xué)副教授。
盡管有這么簡(jiǎn)單的解釋，但在這個(gè)過程中還有更多的事情要做。有趣的是，這個(gè)過程是對(duì)幾年前Boyden教授和他的學(xué)生開發(fā)的用于腦組織高分辨率成像的先前技術(shù)的改編。這種稱為擴(kuò)增顯微鏡的原始技術(shù)涉及將組織嵌入水凝膠結(jié)構(gòu)中然后使其膨脹。該過程現(xiàn)在廣泛用于生物學(xué)研究。
在最近的項(xiàng)目中，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)有效地扭轉(zhuǎn)了擴(kuò)張過程，從嵌入膨脹水凝膠中的大型物體開始，然后將它們縮小到納米尺度。這種新工藝被稱為“內(nèi)爆制造”。
通過使用基于聚丙烯酸酯的吸收材料來構(gòu)建支架來實(shí)現(xiàn)收縮，然后將支架沐浴在含有熒光素分子的溶液中，所述熒光素分子在被激光激活時(shí)將自身附著到支架上。更確切地說，使用雙光子顯微鏡將熒光素分子附著到水凝膠結(jié)構(gòu)內(nèi)的特定位置。這些分子最終起到可以與其他類型分子結(jié)合的錨點(diǎn)的作用。
“你可以用光線將錨固在你想要的地方，然后你可以將任何你想要的東西附在錨上，”Boyden教授解釋道。 “它可能是一個(gè)量子點(diǎn)，也可能是DNA片段，也可能是一個(gè)金納米粒子?！?/span>
該研究的主要作者Daniel Oran補(bǔ)充說：“這有點(diǎn)像電影攝影——潛像通過將敏感材料暴露在光線中而形成。然后，您可以通過附加另一種材料，然后將該潛像發(fā)展成真實(shí)圖像。通過這種方式，內(nèi)爆制造可以產(chǎn)生各種結(jié)構(gòu)，包括漸變，未連接的結(jié)構(gòu)和多材料圖案?！?/span>
一旦分子附著到所需位置，通過簡(jiǎn)單地添加酸就可以收縮整個(gè)結(jié)構(gòu)。這種酸阻斷了聚丙烯酸酯凝膠的負(fù)電荷，導(dǎo)致材料收縮，因?yàn)樗姆肿硬辉傧嗷ヅ懦?。收縮過程可以使結(jié)構(gòu)成為原始尺寸的千分之一，是生產(chǎn)高分辨率，密集結(jié)構(gòu)的理想選擇。
在其研究中，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)成功地創(chuàng)建了大約1立方毫米，分辨率為50納米的物體。目前，如果物體的尺寸稍大（約1立方厘米），它們也能夠?qū)崿F(xiàn)約500納米的分辨率。研究人員補(bǔ)充說，隨著進(jìn)一步的進(jìn)步，該過程的解決方案將得到改善。
在應(yīng)用方面，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為該工藝可用于光學(xué)領(lǐng)域，用于研究光學(xué)特性的透鏡，以及制造用于顯微鏡、內(nèi)窺鏡或智能手機(jī)相機(jī)的更小且質(zhì)量更高的透鏡。此外，該技術(shù)還可用于為機(jī)器人構(gòu)建納米級(jí)電子設(shè)備。
“你可以做各種各樣的事情，”Boyden教授總結(jié)道，“自主化納米制造可能會(huì)打開我們無法想象的前沿。使用激光，您可以在許多生物實(shí)驗(yàn)室中找到，您可以掃描圖案，然后沉積金屬、半導(dǎo)體或DNA，然后縮小它?！?/span>
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