Ученые MIT представили методику 3D-печати с нанометровой детализацией

В отдельных случаях усадка – это хорошо. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) продемонстрировали, как с помощью 3D-печати и усадки можно получать микроструктуры практически любой формы с детализацией в нанометровом диапазоне. Методика якобы даже позволяет выращивать конструкции из ДНК и квантовых точек. Рассказываем, как это работает.В теории все достаточно просто: это в каком-то роде расширительная микроскопия, только наоборот. Что такое расширительная микроскопия? Это недавно разработанная в MIT альтернатива электронной микроскопии с упором на медицинскую диагностику – методика повышения разрешающей способности, но не за счет более чувствительных инструментов, а за счет увеличения в размерах самих исследуемых объектов, например живых тканей. Биологические образцы наполняются гигроскопичными полимерами, а при добавлении воды разбухают, увеличиваясь в размерах на пару порядков, что облегчает поиск, например, раковых клеток. Ну а если обратить процесс вспять, то с помощью технологии 3D-печати методом двухфотонной литографии можно выращивать микроскопические гидрогелевые структуры с наполнителями из нужных материалов, а затем дегидрировать 3D-печатные модели и получать миниатюры миниатюр с детализацией, измеряемой уже в нанометрах. В роли каркасов выступают полиакрилаты, хорошо знакомые младенцам и родителям – из них делают абсорбирующие материалы в подгузниках. Накачанные водой и увеличенные в размерах молекулы полиакрилата служат опорными матриксами, которые промываются раствором флуоресцентного красителя диоксифлуорана. С помощью лазеров молекулы диоксифлуорана соединяются с каркасом в нужных местах и, в свою очередь, служат якорями для других материалов, например квантовых точек, фрагментов ДНК или наночастиц золота. Когда конструкция полностью выстроена, ее обрабатывают кислотой. Кислота блокирует отрицательные заряды в полиакрилатном геле, заставляя гель сокращаться примерно в десять раз в каждом из трех измерений, то есть до одной тысячной от первоначального объема с сохранением исходной формы. Пока что ученым удается создавать объекты объемом в один кубический миллиметр с высокой детализацией при разрешении в 50 нанометров. Загвоздка в том, что чем больше объект, тем ниже разрешение – для модели объемом в один кубический сантиметр оно составит уже 500 нанометров. С другой стороны, исследователей больше интересует масштабирование не вверх, а вниз, и ученые уверены, что процесс можно будет усовершенствовать и добиться еще более высокой детализации наноструктур. Где это может пригодиться? Ученые приводят в качестве примеров производство миниатюрной оптики, наноэлектроники и нанороботов. Доклад научной команды опубликован по этой ссылке.

Права на все фотоматериалы в статье принадлежат Массачусетскому технологическому институту.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.