10. jaanuar 2024
(Nanowerki tähelepanu keskpunkt) Valguse kontrollimine nanomõõtmes on juba pikka aega meelitanud teadlasi, kes soovivad kasutada kummalist kvantmehaanilist nähtust, mida nimetatakse lokaliseeritud pinnaplasmonresonantsiks (LSPR). Kui valgus interakteerub metalliga nanoosakesed (NP-d), mis on palju väiksemad kui selle lainepikkus, ilmnevad mitmed tähelepanuväärsed asjad. Energia surutakse kokku nanomeetrilisteks levialadeks, elektronid tantsivad kollektiivselt resonantssagedustele ja optilised väljad intensiivistuvad eksponentsiaalselt, avades uued võimalused valguspõhistele tehnoloogiatele.
Kuid edusamme aeglustab endiselt meetodite puudumine keeruliste 3D NP-struktuuride ehitamiseks, mis täielikult kasutaksid LSPR-i. Püsiv väljakutse on leida lihtsaid, kuid skaleeritavaid viise NP-de vertikaalseks virnastamiseks, säilitades samal ajal peenhäälestatud kontrolli kompositsiooni ja arhitektuuri üle. Isekoostetehnikad võivad spontaanselt kasvatada NP-klastreid, kuid traditsioonilised keemiameetodid näevad vaeva spetsiaalsete geomeetriate või osakeste tahtliku asendi loomisega.
Tahke-vedeliku liidese gradientidele tuginevad meetodid võivad osakeste isekoostumist võimendada ainult ühes või kahes mõõtmes. Uuemad mallipõhised 3D-printimise lähenemisviisid on edukalt loonud sentimeetri kõrgusi plasmoonseid supervõresid. Siiski on neil raskusi väikeste partiide loomisega kohandatud sammaste kujundustest, mida on vaja iteratsiooniks nanoinsener.
Samuti on olemas kompromiss mustri keerukuse ja suuremahulise ühtluse vahel, kuna nanostruktuurid kasvavad siiski pigem ulatuslikul aurustumisalal kui piiratud tsoonis. See toob kaasa praktilisi väljakutseid laboripõhise innovatsiooni tõhusaks muutmiseks spetsiaalseteks mooduliteks ja nanoseadmeteks.
Oma leidudest teatamine väike ("Nano täitesulepea pliiats hübriidplasmooniliste arhitektuuride kirjutamiseks"), töötas Lõuna-Korea inseneridest ja teadlastest koosnev interdistsiplinaarne meeskond välja loomingulise strateegia 3D-printimiseks erinevate eraldiseisvate "kolloidsete sammaste" jaoks, mis on valmistatud kohandatud NP-kombinatsioonidest. Nad ehitavad spetsiaalseid täitesulepead, mis tasakaalustavad kapillaaride voolu ja lahusti aurustumist, et suunata NP-suspensioonide vedelat isekoostumist, mis põhiliselt juhib aine autonoomset korraldust läbi füüsika.
Täitepliiatsist inspireeritud kirjutus mikromeetri skaalal. a) Täitepliiatsiga kirjutamise skeem. b) Ülipeen täitesulepea NP dispergeeritud tindi jaoks. Skaalariba tähistab 5 µm. c) Punktitaolise kolloidse kooste skeem. d) Mikromeetri suurune tekst, mis on kirjutatud kolloidkoostu (vasakul) ja poolsõõriku struktuuri SEM-kujutis (paremal). Vasaku ja parema kujutise skaalaribad tähistavad vastavalt 50 ja 1 µm. e) 3D kolloidse kooste skeem. f) Erinevad 3D kolloidsõlmed (vasakul) ja NP pakkimine (paremal). Skaalariba tähistab 10 µm (must) ja 1 µm (valge). (Kordustrükk Wiley-VCH Verlagi loal)
Läbimurre võimaldab osakeste suuruse ja nanomaterjalide segamise teel submikroniliste sammaste optilisi ja struktuurseid omadusi täpselt häälestada. Kontseptsiooni tõestuseks demonstreerivad teadlased niiskustundlikke NP / biomaterjali ajamid. See põhiline edusamm loob äärmiselt mitmekülgse ja ligipääsetava platvormi kohandatud plasmoonika kujundamiseks metamaterjalid.
See odav ja suure läbilaskevõimega lahenduste töötlemise tehnika võimaldab häälestada optilisi omadusi, segades osakeste suurusi ja materjale ühes sambas. Teadlased tutvustavad potentsiaalseid rakendusi, nagu niiskustundlikud nanoajamid. Edasiminek loob äärmiselt mitmekülgse platvormi kohandatud 3D-plasmoniliste struktuuride valmistamiseks nanofotonika, fotokatalüüsi ja nanoskaala seadmed.
Peamine uuendus seisneb tindipliiatsi põhimehaanika vähendamises ja ümberkujundamises. Makromastaabis sõltuvad täitesulepead pidevalt märja tindi juurdevoolust, samal ajal kui lahusti aurustub paberil. Uurimisrühm kavandas koonilise klaasist mikrokapillaartoru, mis jäljendab seda kirjutamisprotsessi mikroskoopilisel tasemel.
Kolloidsesse NP-tindisse kastetuna moodustab kitsas toruots vaid mõne mikroni laiuse aurustuva kapillaarisilla. Kui tint sellel väikesel liidesel ise kokku koondub, saavad teadlased üles tõmmata sambaid, mis ulatuvad kuusnurkselt pakitud sfääridest kuni spiraalsete nanostruktuurideni. Osakeste kontsentratsiooni muutmine tindis või kahe erineva NP-lahenduse segamine võimaldab 3D-arhitektuure täpselt häälestada.
Näiteks 80 nm kulla NP-de (AuNP) kombineerimine väiksemate 20 nm AuNP-dega suurendab oluliselt samba maksimaalset kõrgust. See juhtub seetõttu, et nanopoorne koost võimaldab vedeliku kapillaarset tõusu 3D-sambas, suurendades tindivoolu täiendamiseks aurustumisala. Selle tulemusena ei piira kasvukiirust enam difusioon vähenevast kapillaarsillast.
Meeskonna teoreetiline analüüs pakub võrrandeid, mis seovad tootmisparameetrid, nagu niiskus ja osakeste tihedus, eksperimentaalselt mõõdetud samba laienemiskiirustega. See kvantitatiivse ülevaate tase on hindamatu neile, kes soovivad kohandada tehnikat konkreetsete rakenduste jaoks.
Kontseptsiooni tõestuseks näitasid teadlased NFP abil mitmesuguseid optilisi häälestatavust. AuNP-de ja hõbedaste NP-de segamine andis ühtlaselt jaotunud koostisega iseseisvalt kokkupandud poolsõõrikukujud. Väikeste ja suurte AuNP-de proportsioonide muutmine tekitas samba nanostruktuure, millel olid kontrollitud valguse neeldumisomadused.
Meeskond trükkis asümmeetrilised "Janus" sambad, kasutades ühele küljele NP-tinti ja teisele funktsionaalset bioloogilist tinti, mis sisaldas vardalaadseid M13 bakteriofaage. M13 tundlikkus niiskuse gradientidele kutsus esile pöörduvad painutusliigutused, luues sisuliselt kahepoolsetest sammastest miniatuursed niiskuspõhised ajamid.
Binaarse kolloidkobara vertikaalne kasv. a) Optiliste mikrograafide seeria, mis näitab binaarse kolloidklastri vertikaalset kasvu. Skaalariba tähistab 50 µm. b) saadaolevad kasvukiirused, mis põhinevad 80 nm AuNP lahusel. c) Saadaolevad kasvukiirused, mis põhinevad 20 nm AuNP lahusel, mis on segatud 2 osakese = fL 80 nm AuNP lahusega. d) SEM-kujutised mikrosambadest, mis on punktis c tähistatud kui I, II, III ja IV. Skaalariba tähistab 10 µm. e) SEM-kujutised mikrosammaste nanostruktuuridest, mis on punktis d tähistatud kui I, II ja III. Skaalariba tähistab 200 nm. f ) FIB-ga freesitud mikrosamba FESEM-kujutis. Skaalariba tähistab 5 µm. g) FESEM-kujutis mikrosamba ristlõikest, mis koosneb ühest (vasakul) ja kahendkompositsioonist (paremal). Skaalariba tähistab 200 nm. (Kordustrükk Wiley-VCH Verlagi loal)
See stimuleerib ideid veelgi keerukamate kolloidmasinate valmistamiseks, lisades erinevaid nanomaterjalide, katalüsaatorid või valgud ühes 3D-prinditud sambas. Võimaluste laius toob esile, kuidas teadlaste petlikult lihtne pliiats paberil kontseptsioon laiendab põhjalikult täiustatud nanotehnoloogia tööriistakomplekti.
Aurustuva täitesulepea metoodika väldib ka piiranguid, mis takistavad alternatiivseid valmistamisstrateegiaid. Tahke-vedeliku liidese gradientidele tuginevad meetodid võivad osakeste isekoostumist võimendada ainult ühes või kahes mõõtmes. Uuemad mallipõhised 3D-printimise lähenemisviisid on edukalt loonud sentimeetri kõrgusi plasmoonseid supervõresid. Siiski on neil raske luua väikeseid partiisid kohandatud sammaste kujundusi, mis on vajalikud iteratiivseks nanotehnoloogiaks.
Samuti on olemas kompromiss mustri keerukuse ja suuremahulise ühtluse vahel, kuna nanostruktuurid kasvavad siiski pigem ulatuslikul aurustumisalal kui piiratud tsoonis. See toob kaasa praktilisi väljakutseid laboripõhise innovatsiooni tõhusaks muutmiseks spetsiaalseteks mooduliteks ja nanoseadmeteks.
Teatatud NFP-tehnika toimib põhiliselt kahaneva 3D-printerina, kuid pigem loomulikult juhitava kui väljastpoolt peale surutud komplektiga. Kõige lokaliseerimine pinna ja pliiatsi otsa mikroskoopilisele liidesele võimaldab peent ajaruumilist juhtimist ilma skaleeritavust kaotamata.
Sellest tulenev võime muuta pidevalt parameetreid valmistamise keskel ja ehitada heterogeenseid alla 10 mikroni laiuseid sammasid avab uued horisondid kiireks nanoprototüüpimiseks. Võib ette kujutada teadlasi, kes kavandavad kohandatud NP-struktuure lennult, et täita jõudluseesmärke või teenida erinevaid eesmärke integreeritud nanosüsteemis.
See läbimurdeuuring annab tugeva aluse paljude põnevate suundade jaoks. Järgmine faas hõlmab laienemist rohkemate nanoosakeste tüüpide ja tindini, millel on laiem hulk funktsioone peale plasmoonika. Piiride nihutamiseks peavad teadlased optimeerima ka printimiskiirust, arhitektuuri stabiilsust ja liidese suurusi.
Teine kriitiline ülesanne on alternatiivsete substraatide uurimine, kuna praegune sõltuvus ränidioksiidiplaatidest seab väljakutseid nanostruktuuride integreerimiseks seadmetes või mittetasapinnalistele pindadele. Lõpuks võib reservuaaride inseneri või mitme pliiatsi tehnikate uurimine veelgi laiendada 3D-kolloidse koostu häälestatavat kompositsiooni keerukust.
Teadlaste täitesulepea metoodika kujutab endast pöördelist edasiminekut nanotootmises, ühendades suunatud montaaži mitmekülgsed eelised isemonteerimise mastaapsusega. See uuring muudab sisuliselt igapäevase kuivatuspliiatsi võimsaks, kuid ligipääsetavaks nanomustri platvormiks.
Teatatud tehnika võib olla ideaalne sild nanoteaduse uuringute ja reaalse tehnoloogia arendamise vahel. Võimalus testida laiaulatuslikke nanostruktuuri koostisi ja geomeetriat hõlbustab kiiret prototüüpide loomist, et optimeerida kujundusi sihtrakenduste jaoks. Samal ajal võimaldab etteaimatav füüsika, mis piirdub väikese liidesega, masstootmise jaoks otsest suurendamist.
Kaubanduslikud ja ühiskondlikud mõjud võivad olla sügavad, kuna teadlased kasutavad ära selle lähenemisviisi üldistavust sektorite lõikes. Biomeditsiinilisel rindel võivad kohandatud 3D nukleiinhappe nanostruktuurid võimaldada ravimite sihipärast kohaletoimetamist või üheraku transfektsiooni. Programmeeritavate optiliste resonantsidega plasmoonilised sambad võivad olla ülitundlike molekulaarsete tuvastamisplatvormide aluseks. Seda tehnikat kasutavate metamaterjalide segamine ja sobitamine võib viia täiustatud katalüütiliste protsesside ja energia muundamise süsteemideni.
Tulevikku vaadates on palju võimalusi mitmest materjalist printimise, funktsionaalsete nanoosakestega trükivärvide ja 3D-mustrite lisamiseks mittetasapinnalistele pindadele – see suurendab oluliselt disaini keerukust.
– Michael on kolme Kuningliku Keemiaühingu raamatu autor:
Nanoühiskond: tehnoloogia piiride nihutamine,
Nanotehnoloogia: tulevik on väikeja
Nanotehnoloogia: oskused ja tööriistad, mis muudavad tehnoloogia nähtamatuks
Copyright ©
Nanowerk LLC
Hakka Spotlighti külalisautoriks! Liituge meie suure ja kasvava grupiga külaliskaastöölised. Kas olete äsja avaldanud teadusliku artikli või soovite nanotehnoloogia kogukonnaga jagada muid põnevaid arenguid? Siin on, kuidas avaldada saidil nanowerk.com.
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64376.php
- :on
- :on
- : kus
- $ UP
- 1
- 10
- 20
- 31
- 32
- 3d
- 3D trükkimine
- 50
- 7
- 8
- 80
- 9
- a
- juurdepääsetav
- üle
- kohandama
- edendama
- edasijõudnud
- areng
- eelised
- eespool
- võimaldab
- Ka
- alternatiiv
- an
- analüüs
- ja
- Teine
- rakendused
- lähenemine
- lähenemisviisid
- arhitektuur
- PIIRKOND
- Array
- AS
- Kokkupanek
- At
- autor
- autonoomne
- saadaval
- b
- tagasi
- Saldo
- baar
- baarid
- baas
- põhineb
- põhiline
- alus
- BE
- sest
- on
- Shepherd
- vahel
- Peale
- biomeditsiiniline
- Must
- tühi
- Raamatud
- suurendab
- piirid
- laius
- läbimurre
- BRIDGE
- laiendada
- ehitama
- ehitatud
- kuid
- by
- kutsutud
- CAN
- ei saa
- Võimsus
- katalüsaatorid
- rakk
- keskus
- väljakutse
- väljakutseid
- muutuv
- keemia
- Cluster
- kollektiivselt
- kombinatsioonid
- kombineerimine
- kaubandus-
- kogukond
- keeruline
- keerukus
- koostatud
- koostis
- kontsentratsioon
- mõiste
- ehitama
- pidevalt
- kontrollida
- kontrollitud
- kontroll
- Konverteerimine
- võiks
- looma
- loomine
- Loominguline
- kriitiline
- Rist
- Praegune
- tava
- kohandatud
- tants
- kuupäev
- tarne
- näitama
- Näidatud
- Tihedus
- Disain
- kavandatud
- projekteerimine
- disainilahendused
- Detection
- arenenud
- & Tarkvaraarendus
- arenguid
- seadmed
- erinev
- Diffusion
- mõõdud
- väheneb
- otsene
- suunatud
- suunad
- avastus
- laiali
- jagatud
- mitu
- alla
- uimasti
- Ravimite kohaletoimetamine
- e
- tõhusalt
- elektronid
- võimaldama
- võimaldab
- Lõputu
- kestev
- energia
- Inseneriteadus
- Inseneride
- tõhustatud
- kujutlusvõime
- võrrandid
- põhiliselt
- kehtestab
- Isegi
- ühtlaselt
- igapäevane
- kõik
- näide
- põnev
- Näitus
- laiendades
- laieneb
- laiendamine
- Ekspluateeri
- Avastades
- eksponentsiaalselt
- peen
- ulatuslik
- väliselt
- äärmiselt
- hõlbustab
- kaugele
- vähe
- Valdkonnad
- Lõpuks
- leidmine
- järeldused
- voog
- vedelik
- eest
- relvajõud
- vorm
- vormid
- purskkaev
- Alates
- esi-
- täielikult
- funktsionaalne
- funktsionaalsused
- funktsioonid
- põhiline
- põhimõtteliselt
- edasi
- tulevik
- gif
- klaas
- Kuldne
- kalded
- murranguline
- Grupp
- Kasvama
- Kasvavad
- Kasv
- külaline
- juhitud
- suunav
- juhtub
- rakmed
- Kasutamine
- Olema
- kõrgus
- rõhutab
- omamine
- Horizons
- Kuidas
- Kuidas
- aga
- HTTPS
- hübriid
- i
- ideaalne
- ideid
- if
- ii
- iii
- pilt
- pildid
- Mõjud
- kehtestatud
- in
- kaasates
- kasvav
- Innovatsioon
- ülevaade
- integreeritud
- Integreerimine
- interaktiivne
- Interface
- sisse
- keerukas
- hindamatu
- leiutab
- ITS
- liituma
- jpg
- lihtsalt
- Võti
- Korea
- puudus
- suur
- suuremahuline
- Seadus
- viima
- Leads
- lahkus
- vähem
- Tase
- Finantsvõimendus
- peitub
- valgus
- nagu
- piirangud
- piiratud
- logo
- Pikk
- enam
- otsin
- kaotamine
- odava
- masinad
- tehtud
- säilitamine
- tegema
- Tegemine
- tootmine
- palju
- märgitud
- Mass
- materjalid
- küsimus
- maksimaalne
- mai..
- Vahepeal
- mõõdetud
- mehaaniline
- mehaanika
- Vastama
- metamaterjalid
- meetod
- Metoodika
- meetodid
- Michael
- Kesk-
- segatud
- Segamine
- Moodulid
- molekulaarne
- rohkem
- resolutsiooni
- peab
- nimi
- nanomaterjalid
- Nanofotoonika
- Nanotehnoloogia
- vaja
- Uus
- uued silmaringid
- järgmine
- NFP
- ei
- esineda
- of
- on
- ONE
- ainult
- avamine
- optimeerima
- or
- organisatsioon
- Muu
- meie
- välja
- üle
- enda
- pakitud
- Paber
- paradigma
- parameetrid
- osake
- Muster
- jõudlus
- luba
- faas
- nähtus
- PHP
- Füüsika
- sammas
- sambad
- Keskses
- inimesele
- Platvormid
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- tekitab
- positsioon
- võimalused
- potentsiaal
- võimas
- Praktiline
- vajadus
- täpselt
- ennustatav
- trükk
- trükkimine
- protsess
- Protsessid
- töötlemine
- Toodetud
- Produktsioon
- sügav
- programmeeritav
- Edu
- tõend
- tõendi mõiste
- omadused
- Valgud
- prototüüpimine
- annab
- avaldama
- avaldatud
- kirjastaja
- eesmärkidel
- Lükkama
- Lükkamine
- kvantitatiivne
- Kvant
- alates
- kiire
- Rates
- pigem
- päris maailm
- hiljuti
- ümberkujundamine
- sõltuvus
- lootma
- jäänused
- tähelepanuväärne
- Teatatud
- Aruandlus
- esindama
- esindab
- teadustöö
- Teadlased
- resonants
- vastavalt
- kaasa
- tulemuseks
- õige
- Tõusma
- kuninglik
- s
- Skaalautuvus
- skaalautuvia
- Skaala
- Kaalud
- ketendamine
- kava
- teaduslik
- teadlased
- Osa
- Sektorid
- otsib
- SEM
- Seeria
- teenima
- mitu
- kuju
- Jaga
- suunata
- presentatsioon
- näidates
- külg
- märgatavalt
- Silver
- lihtne
- alates
- ühekordne
- suurused
- oskused
- väike
- väiksem
- ühiskondlik
- Ühiskond
- lahendus
- Lahendused
- Lõuna
- Lõuna-Korea
- spetsialiseeritud
- konkreetse
- kiirus
- kiirused
- prožektor
- Stabiilsus
- virnastamine
- standardiseeritud
- Veel
- stimuleerib
- lihtne
- imelik
- strateegiad
- Strateegia
- tugev
- struktuuriline
- struktuur
- struktuuride
- võitlus
- Uuring
- Edukalt
- selline
- varustatud
- Pind
- Peatused
- süsteemid
- kohandatud
- sihtmärk
- suunatud
- eesmärgid
- Ülesanne
- meeskond
- tehnika
- tehnikat
- Tehnoloogiad
- Tehnoloogia
- Tehnoloogia areng
- test
- tekst
- kui
- et
- .
- Tulevik
- oma
- teoreetiline
- Seal.
- nad
- asjad
- Mõtlemine
- see
- need
- kolm
- Läbi
- ots
- et
- Käsiraamat
- töövahendid
- traditsiooniline
- Muutma
- muudab
- Trend
- kaks
- liigid
- avab
- Uudised
- URL
- kasutamine
- sort
- mitmekülgne
- vertikaalne
- vertikaalselt
- kuidas
- we
- millal
- kuigi
- valge
- lai
- laiem
- will
- koos
- jooksul
- ilma
- kirjutamine
- kirjalik
- veel
- andis järele
- sa
- Sinu
- sephyrnet