Исследователи разработали простой процесс изготовления трехмерных цикличных нанострукту

То, что вы видите на приведенных снимках, не является конструкцией, собранной из элементов какого-нибудь детского конструктора. Для этого эта конструкция слишком мала, она является демонстрацией работы технологии, разработанной исследователями из университета Ватерлоо (University of Waterloo), возглавляемыми профессором Джулией Грир (Julia Greer), и с помощью этой технологии можно создавать цикличные наноструктуры любой формы сложности, отдельные элементы которых имеют размеры, не превышающие 5 нанометров, 5 миллиардных частей метра. Такие тщательно разработанные наноструктуры могут стать основой структурных и технических материалов будущего, имеющих массу уникальных физических свойств и прочностных показателей.

Для производства наноструктур исследователи разработали достаточно простой трехэтапный метод, позволяющий получить высокую точность производства. Используя метод прямого лазерного "письма", называемый двухфотонной литографией, в объеме специального полимерного материала создается трехмерный образ будущей структуры. В точках пространства, где пересекались фокусированные лучи двух лазеров, материал полимеризуется и становится твердым. После этого остатки полимера удаляются при помощи промывки в специальном растворе и на поверхность получившейся структуры наносится слой керамического или металлического материала, что придает созданной структуре высокую механическую прочность. И на последнем этапе полимер, находящийся внутри оболочки, размягчается и удаляется, оставляя после себя полую структуру, изготовленную полностью из материала, которым покрывался полимер.Следует отметить, что множество материалов на наноуровне проявляет совершенно необычные качества , нежели на обычном уровне. Этот эффект используется и при создании трехмерных структур. К примеру, окись алюминия, представляющая собой хрупкий материал, на наноуровне приобретает высокую механическую прочность, которая передается наноструктуре в целом и делает ее способной без разрушения выдерживать значительные механические усилия.

"Наличие полного контроля над структурой создаваемого материала позволяет нам изготавливать материалы, обладающие любым набором необходимых нам свойств, чего невозможно достичь, используя традиционные пенообразные или монолитные материалы" - рассказывает профессор Грир, - "К примеру, мы можем рассчитать и создать наноматериал, обладающий прочностью стали, но плотность которого будет чрезвычайно мала, ведь 99 процентов объема этого материала будет занимать воздух. Проектирование цикличных наноструктур позволит нам в дальнейшем создать библиотеку заготовок, используя которую можно будет получить материал с необходимыми свойствами, сделав всего лишь несколько движений мышью или несколько нажатий клавиш на клавиатуре".

Источник: Источник