10 ianuarie 2024
(Spot Nanowerk) Controlul luminii la scară nanometrică a atras de mult cercetătorii care caută să exploateze un fenomen cuantic mecanic ciudat numit rezonanță plasmonică de suprafață localizată (LSPR). Când lumina interacționează cu metalul nanoparticule (NPs) mult mai mici decât lungimea sa de undă, apar câteva lucruri remarcabile. Energia este comprimată în puncte fierbinți nanometrice, electronii dansează colectiv la frecvențele de rezonanță, iar câmpurile optice se intensifică exponențial, deschizând noi posibilități pentru tehnologiile bazate pe lumină. Cu toate acestea, progresul rămâne încetinit de lipsa metodelor de a construi structuri complicate 3D NP care valorifică pe deplin LSPR. Provocarea de durată este găsirea unor modalități simple, dar scalabile, de a stivui NP-urile pe verticală, menținând în același timp un control fin asupra compoziției și arhitecturii. Tehnicile de auto-asamblare pot crește în mod spontan clusterele NP, dar abordările tradiționale ale chimiei se luptă să facă geometrii specializate sau să poziționeze particulele în mod deliberat. Metodele care se bazează pe gradienții de interfață solid-lichid pot folosi doar auto-asamblarea particulelor într-una sau două dimensiuni. Abordările mai recente de imprimare 3D ghidate de șablon au construit cu succes superrețele plasmonice înalte de centimetri. Cu toate acestea, ei se luptă să creeze loturi mici de modele de stâlpi personalizate necesare pentru iterativ nanoinginerie. Există, de asemenea, un compromis între complexitatea modelului și uniformitatea la scară largă, deoarece nanostructurile cresc în continuare pe o zonă extinsă de evaporare, mai degrabă decât într-o zonă restrânsă. Acest lucru duce la provocări practice pentru traducerea eficientă a inovațiilor bazate pe laborator în module și nanodispozitive specializate. Raportând constatările lor în Mic („Pen Nanofountain pentru scrierea arhitecturii plasmonice hibride”), o echipă interdisciplinară de ingineri și oameni de știință din Coreea de Sud a dezvoltat o strategie creativă pentru a imprima 3D diverși „stâlpi coloidali” independenti, făcuți din combinații NP personalizate. Ei construiesc stilouri specializate care echilibrează fluxul capilar și evaporarea solventului pentru a direcționa auto-asamblarea fluidică a suspensiilor NP - ghidând în esență organizarea autonomă a materiei prin fizică.
Scriere inspirată din stilou pe scale micrometrice. a) Schema de scriere folosind un stilou. b) Pix ultrafin pentru cerneală dispersată NP. Bara de scară reprezintă 5 µμm. c) Schema ansamblului coloidal punctual. d) Text de dimensiunea unui micrometru scris de ansamblul coloidal (stânga) și imaginea SEM a unei structuri cu jumătate de gogoși (dreapta). Barele de scară ale imaginilor din stânga și din dreapta reprezintă 50 și, respectiv, 1 µm. e) Schema de ansamblu coloidal 3D. f) Diverse ansambluri coloidale 3D (stânga) și ambalare de NP (dreapta). Bara de scară reprezintă 10 µm (negru) și 1 µm (alb). (Reprinted cu permisiunea Wiley-VCH Verlag) Revoluția permite ca proprietățile optice și structurale ale stâlpilor sub-microni să fie reglate precis prin amestecarea dimensiunilor particulelor și a nanomaterialelor. Ca dovadă a conceptului, cercetătorii demonstrează actuatori NP/biomaterial sensibili la umiditate. Acest avans fundamental stabilește o platformă extrem de versatilă și accesibilă pentru proiectarea plasmonică personalizată metamateriale. Această tehnică de procesare a soluției cu costuri reduse și cu randament ridicat permite reglarea proprietăților optice prin amestecarea dimensiunilor particulelor și a materialelor într-un singur pilon. Cercetătorii prezintă aplicații potențiale, cum ar fi nanoactuatoarele sensibile la umiditate. Avansul stabilește o platformă extrem de versatilă pentru a fabrica structuri plasmonice 3D personalizate nanofotonica, fotocataliză și dispozitive la scară nanometrică. Inovația cheie constă în reducerea și reimaginarea mecanicii de bază a unui stilou cu cerneală. La scară macro, stilourile se bazează pe cerneala umedă care este furnizată în mod continuu în timp ce solventul se evaporă pe hârtie. Echipa de cercetare a proiectat un tub microcapilar de sticlă conic care imită acest proces de scriere la nivel microscopic. Când este scufundat în cerneală coloidală NP, vârful tubului îngust formează o punte capilară care se evaporă la doar câțiva microni. Pe măsură ce cerneala se auto-asambla la această interfață minusculă, cercetătorii pot ridica stâlpi variind de la sfere împachetate hexagonal la nanostructuri elicoidale. Modificarea concentrației de particule în cerneală sau amestecarea a două soluții NP diferite permite reglarea precisă a arhitecturilor 3D. De exemplu, combinarea NP-urilor de aur de 80 nm (AuNPs) cu AuNP-uri mai mici de 20 nm crește semnificativ înălțimea maximă a stâlpului. Acest lucru se întâmplă deoarece ansamblul nanoporos permite creșterea capilară a fluidului în pilonul 3D, crescând zona de evaporare pentru reumplerea fluxului de cerneală. Ca urmare, viteza de creștere nu mai este limitată de difuzia de pe puntea capilară în scădere. Analiza teoretică a echipei oferă ecuații care relaționează parametrii de fabricație, cum ar fi umiditatea și densitatea particulelor, cu ratele de expansiune ale stâlpilor măsurate experimental. Acest nivel de perspectivă cantitativă va fi de neprețuit pentru cei care doresc să adapteze tehnica pentru aplicații specifice. Ca o dovadă a conceptului, cercetătorii au demonstrat o varietate de reglabilitate optică folosind NFP. Amestecarea AuNP-urilor și a NP-urilor de argint a dat forme de semi-gogoșă auto-asamblate, cu o compoziție distribuită uniform. Modificarea proporțiilor de AuNP mici și mari a produs nanostructuri de piloni care prezintă proprietăți controlate de absorbție a luminii. Echipa a tipărit stâlpi asimetrici „Janus” folosind cerneală NP pe o parte și o cerneală biologică funcțională care conține bacteriofagi M13 asemănătoare tijei pe cealaltă parte. Reacția lui M13 la gradienții de umiditate a indus mișcări reversibile de îndoire, creând, în esență, actuatoare miniaturale conduse de umiditate din stâlpii cu două fețe.
Creșterea verticală a unui cluster coloidal binar. a) Serii de micrografii optice care arată creșterea verticală a clusterului coloidal binar. Bara de scară reprezintă 50 µm. b) Vitezele de creștere disponibile pe baza soluției AuNP de 80 nm. c) Vitezele de creștere disponibile pe baza soluției AuNP de 20 nm amestecată cu 2 particule=fL de soluție AuNP de 80 nm. d) Imagini SEM ale micropilonilor marcați ca I, II, III și IV în (c). Bara de scară reprezintă 10 µm. e) Imagini SEM ale nanostructurilor micropilonilor marcați ca I, II și III în (d). Bara de scară reprezintă 200 nm. f ) Imagine FESEM a unui micropilon frezat cu FIB. Bara de scară reprezintă 5 µm. g) Imagine FESEM a secțiunii transversale a unui micropilon compus dintr-o singură compoziție (stânga) și binară (dreapta). Bara de scară reprezintă 200 nm. (Retipărit cu permisiunea Wiley-VCH Verlag) Acest lucru stimulează idei pentru fabricarea de mașini coloidale și mai complexe prin încorporarea diferitelor nanomateriale, catalizatori sau proteine într-un singur pilon imprimat 3D. Amploarea posibilităților evidențiază modul în care conceptul de creion pe hârtie înșelător de simplu al cercetătorilor extinde în mod fundamental setul de instrumente pentru nanoinginerie avansată.
Metodologia stiloului stilou cu evaporare ocolește, de asemenea, limitările care împiedică strategiile alternative de fabricare. Metodele care se bazează pe gradienții de interfață solid-lichid pot folosi doar auto-asamblarea particulelor într-una sau două dimensiuni. Abordările mai recente de imprimare 3D ghidate de șablon au construit cu succes superrețele plasmonice înalte de centimetri. Cu toate acestea, ei se luptă să creeze loturi mici de modele de stâlpi personalizate necesare pentru nanoingineria iterativă.
Există, de asemenea, un compromis între complexitatea modelului și uniformitatea la scară largă, deoarece nanostructurile cresc în continuare pe o zonă extinsă de evaporare, mai degrabă decât într-o zonă restrânsă. Acest lucru duce la provocări practice pentru traducerea eficientă a inovațiilor bazate pe laborator în module și nanodispozitive specializate.
Tehnica NFP raportată funcționează în esență ca o imprimantă 3D care se micșorează, dar cu asamblare ghidată în mod natural, mai degrabă decât impusă extern. Localizarea totul la interfața microscopică dintre suprafață și vârful stiloului permite un control spațio-temporal rafinat fără a pierde scalabilitatea.
Capacitatea rezultată de a modifica continuu parametrii la mijlocul fabricării și de a construi stâlpi eterogene cu lățime mai mică de 10 microni deblochează noi orizonturi pentru nanoprototiparea rapidă. Se pot imagina oamenii de știință care proiectează structuri NP personalizate din mers pentru a îndeplini obiectivele de performanță sau pentru a servi diferitelor scopuri într-un nanosistem integrat.
Acest studiu inovator oferă o bază solidă pentru multe direcții interesante. Următoarea fază presupune extinderea la mai multe tipuri de nanoparticule și cerneluri cu o gamă mai largă de funcționalități dincolo de plasmonice. Cercetătorii trebuie, de asemenea, să optimizeze viteza de imprimare, stabilitatea arhitecturii și dimensiunile interfeței pentru a depăși limitele.
O altă sarcină critică va fi investigarea substraturilor alternative, deoarece dependența actuală de plachetele de silice pune provocări pentru integrarea nanostructurilor în dispozitive sau pe suprafețe neplane. În cele din urmă, explorarea ingineriei rezervoarelor sau a tehnicilor cu mai multe stilouri poate extinde și mai mult complexitatea compozițională reglabilă pentru ansamblul coloidal 3D.
Metodologia stiloului stilou a cercetătorilor reprezintă un progres esențial în nanofabricarea, combinând avantajele versatile ale asamblarii direcționate cu scalabilitatea auto-asamblarii. Acest studiu transformă, în esență, un stilou de uscare de zi cu zi într-o platformă de nanomodele puternică, dar accesibilă.
Tehnica raportată poate servi ca o punte ideală între cercetarea în nanoștiință și dezvoltarea tehnologiei în lumea reală. Capacitatea de a testa o gamă largă de compoziții și geometrii de nanostructură facilitează prototiparea rapidă pentru a optimiza proiectele pentru aplicațiile țintă. Între timp, fizica previzibilă limitată la o interfață mică permite extinderea simplă pentru producția de masă.
Impacturile comerciale și societale ar putea fi profunde, deoarece cercetătorii exploatează generalizarea acestei abordări în sectoare. Pe frontul biomedical, nanostructurile personalizate de acid nucleic 3D ar putea permite livrarea țintită a medicamentelor sau transfecția cu o singură celulă. Stâlpii plasmonici cu rezonanțe optice programabile ar putea sta la baza platformelor de detectare moleculară ultrasensibilă. Combinarea metamaterialelor folosind tehnica poate duce la procese catalitice îmbunătățite și sisteme de conversie a energiei.
Privind în viitor, posibilitățile abundă de a încorpora imprimarea cu mai multe materiale, cernelurile funcționale cu nanoparticule și modelarea 3D pe suprafețe neplane – extinzând considerabil complexitatea designului.
– Michael este autorul a trei cărți ale Societății Regale de Chimie:
Nano-Society: Impingerea limitelor tehnologiei,
Nanotehnologie: Viitorul este minuscul, și
Nanoinginerie: abilitățile și instrumentele care fac tehnologia invizibilă
Copyright ©
Nanowerk LLC
Deveniți un autor invitat Spotlight! Alăturați-vă grupului nostru mare și în creștere de colaboratori invitați. Tocmai ați publicat o lucrare științifică sau aveți alte dezvoltări interesante de împărtășit cu comunitatea nanotehnologiei? Iată cum să publicați pe nanowerk.com.
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
- PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
- Sursa: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64376.php
- :are
- :este
- :Unde
- $UP
- 1
- 10
- 20
- 31
- 32
- 3d
- Imprimarea 3D
- 50
- 7
- 8
- 80
- 9
- a
- accesibil
- peste
- adapta
- avansa
- avansat
- avansare
- Avantajele
- înainte
- permite
- de asemenea
- alternativă
- an
- analiză
- și
- O alta
- aplicatii
- abordare
- abordari
- arhitectură
- ZONĂ
- Mulțime
- AS
- Asamblare
- At
- autor
- autonom
- disponibil
- b
- înapoi
- Sold
- bar
- baruri
- de bază
- bazat
- de bază
- bază
- BE
- deoarece
- fiind
- Berger
- între
- Dincolo de
- biomedicale
- Negru
- necompletat
- Manuale
- rapeluri
- limitele
- lăţime
- descoperire
- POD
- extinde
- construi
- construit
- dar
- by
- denumit
- CAN
- nu poti
- Capacitate
- catalizatorii
- celulă
- Centru
- contesta
- provocări
- schimbarea
- chimie
- Grup
- colectiv
- combinaţii
- combinând
- comercial
- comunitate
- complex
- complexitate
- compuse
- compoziție
- concentrare
- concept
- construi
- continuu
- Control
- controlată
- controlul
- Convertire
- ar putea
- crea
- Crearea
- Creator
- critic
- Trece
- Curent
- personalizat
- personalizate
- dans
- Data
- livrare
- demonstra
- demonstrat
- densitate
- Amenajări
- proiectat
- proiect
- modele
- Detectare
- dezvoltat
- Dezvoltare
- evoluții
- Dispozitive
- diferit
- difuziune
- Dimensiuni
- diminuarea
- direcționa
- dirijat
- traseu
- descoperire
- dispersat
- distribuite
- diferit
- jos
- medicament
- Livrarea medicamentului
- e
- eficient
- electroni
- permite
- permite
- Fără sfârşit
- de durată
- energie
- Inginerie
- inginerii
- sporită
- imagina
- ecuații
- În esență,
- stabilește
- Chiar
- egal
- de fiecare zi
- tot
- exemplu
- captivant
- expozante
- extinderea
- se extinde
- expansiune
- Exploata
- Explorarea
- exponențial
- rafinat
- extensiv
- extern
- extrem
- facilitează
- departe
- puțini
- Domenii
- În cele din urmă
- descoperire
- constatările
- debit
- lichid
- Pentru
- Forțele
- formă
- formulare
- fântână
- din
- faţă
- complet
- funcțional
- funcționalități
- funcții
- fundamental
- fundamental
- mai mult
- viitor
- gif
- de sticlă
- Aur
- gradienți
- inovatoare
- grup
- Crește
- În creştere
- Creștere
- Oaspete
- ghidate
- călăuzitor
- se întâmplă
- valorifica
- Cablaje
- Avea
- înălțime
- highlights-uri
- deținere
- orizonturi
- Cum
- Cum Pentru a
- Totuși
- HTTPS
- Hibrid
- i
- ideal
- idei
- if
- ii
- III
- imagine
- imagini
- Impacturi
- impusă
- in
- care încorporează
- crescând
- Inovaţie
- înţelegere
- integrate
- integrarea
- interactiv
- interfaţă
- în
- complicat
- neprețuit
- inventează
- ESTE
- alătura
- jpg
- doar
- Cheie
- Coreea
- lipsă
- mare
- pe scară largă
- Drept
- conduce
- Conduce
- stânga
- mai puțin
- Nivel
- Pârghie
- se află
- ușoară
- ca
- limitări
- Limitat
- siglă
- Lung
- mai lung
- cautati
- care pierde
- low-cost
- Masini
- făcut
- mentine
- face
- Efectuarea
- de fabricaţie
- multe
- marcat
- Masa
- Materiale
- materie
- maxim
- Mai..
- Între timp
- măsurat
- mecanic
- mecanică
- Întâlni
- metamateriale
- metodă
- Metodologie
- Metode
- Michael
- De mijloc
- mixt
- Amestecarea
- Module
- molecular
- mai mult
- Propuneri
- trebuie sa
- nume
- nanomaterialele
- nanofotonica
- nanotehnologie
- necesar
- Nou
- noi orizonturi
- următor
- NFP
- Nu.
- avea loc
- of
- on
- ONE
- afară
- de deschidere
- Optimizați
- or
- organizație
- Altele
- al nostru
- afară
- peste
- propriu
- împachetat
- Hârtie
- paradigmă
- parametrii
- particulă
- Model
- performanță
- permisiune
- fază
- fenomen
- PHP
- Fizică
- Stâlp
- piloni
- pivot
- platformă
- Platforme
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- ridică
- poziţie
- posibilităţile de
- potenţial
- puternic
- Practic
- precis
- tocmai
- predictibil
- tipărire
- proces
- procese
- prelucrare
- Produs
- producere
- profund
- programabile
- Progres
- dovadă
- dovada de concept
- proprietăţi
- Proteine
- prototipuri
- furnizează
- publica
- publicat
- editor
- scopuri
- Împinge
- împingerea
- cantitativ
- Cuantic
- variind
- rapid
- tarife
- mai degraba
- lumea reală
- recent
- reimaginare
- încredere
- se bazează
- rămășițe
- remarcabil
- Raportat
- Raportarea
- reprezenta
- reprezintă
- cercetare
- cercetători
- rezonanță
- respectiv
- rezultat
- rezultând
- dreapta
- Ridica
- regal
- s
- scalabilitate
- scalabil
- Scară
- cântare
- scalare
- schemă
- ştiinţific
- oamenii de stiinta
- Secțiune
- sectoare
- caută
- SEM
- serie
- servi
- câteva
- forme
- Distribuie
- schimbare
- prezenta
- arătând
- parte
- semnificativ
- Silver
- simplu
- întrucât
- singur
- dimensiuni
- aptitudini
- mic
- mai mici
- societate
- Societate
- soluţie
- soluţii
- Sud
- Coreea de Sud
- de specialitate
- specific
- viteză
- viteze
- Reflector
- Stabilitate
- stivuire
- standardizate
- Încă
- stimulează
- simplu
- ciudat
- strategii
- Strategie
- puternic
- structural
- structura
- structurile
- Lupta
- Studiu
- Reușit
- astfel de
- furnizat
- Suprafață
- Suspendări
- sisteme
- adaptate
- Ţintă
- vizate
- obiective
- Sarcină
- echipă
- tehnică
- tehnici de
- Tehnologii
- Tehnologia
- Dezvoltarea tehnologiei
- test
- a) Sport and Nutrition Awareness Day in Manasia Around XNUMX people from the rural commune Manasia have participated in a sports and healthy nutrition oriented activity in one of the community’s sports ready yards. This activity was meant to gather, mainly, middle-aged people from a Romanian rural community and teach them about the benefits that sports have on both their mental and physical health and on how sporting activities can be used to bring people from a community closer together. Three trainers were made available for this event, so that the participants would get the best possible experience physically and so that they could have the best access possible to correct information and good sports/nutrition practices. b) Sports Awareness Day in Poiana Țapului A group of young participants have taken part in sporting activities meant to teach them about sporting conduct, fairplay, and safe physical activities. The day culminated with a football match.
- decât
- acea
- Viitorul
- lor
- teoretic
- Acolo.
- ei
- lucruri
- Gândire
- acest
- aceste
- trei
- Prin
- sfat
- la
- Toolkit
- Unelte
- tradiţional
- Transforma
- transformatele
- tendință
- Două
- Tipuri
- deblochează
- actualizări
- URL-ul
- folosind
- varietate
- multilateral
- vertical
- vertical
- modalități de
- we
- cand
- în timp ce
- alb
- larg
- mai larg
- voi
- cu
- în
- fără
- scris
- scris
- încă
- a cedat
- tu
- Ta
- zephyrnet