Ученые сжимают трехмерные объекты

Это похоже на сцену из фильма «Человек-муравей», но это теперь реальная жизнь: ученые из Массачусетского технологического института разработали сверхусадочную систему, которая может создавать трехмерные наноразмерные версии гораздо более крупных, изготовленных по индивидуальному заказу объектов, уменьшая их примерно до одной тысячной размера от оригиналов.

Материалы для работы с объектами

Во-первых, полимерные каркасы из абсорбирующего полиакрилатного материала создаются с помощью лазера в специальном типе гидрогеля. Затем, используя технику, которую ученые называют изготовлением имплозии, вся структура сжимается при добавлении кислой смеси.

Это заставляет гель сжиматься до 10 раз в каждом направлении (то есть до 1000 раз). Это похоже на технику, известную как расширение микроскопии, но работает наоборот: вместо того, чтобы расширять гель, чтобы его можно было наблюдать под микроскопом, его размер изменен в другом направлении, чтобы сделать структуру, которую он содержит, намного меньше. Попутно ученые могут прикрепить другие типы молекул к структуре, предоставляя им больший контроль над своими творениями и материалами, из которых они сделаны. Исследователи говорят, что этот метод может быть полезен в робототехнике, медицине, оптике и других областях, что дает ученым возможность сделать наноразмерные объекты более легкими.

Дальнейшие перспективы новой технологии

Например, одним из первых применений этой технологии может стать создание объектов для дальнейшего анализа свойств света. В дальнейшем процесс может быть использован для создания более совершенных объективов для камер смартфонов или медицинского оборудования. «Вы прикрепляете [молекулы] якоря, где хотите, с помощью света, а позже вы можете прикрепить к якорям все, что захотите», - говорит Эдвард Бойден из MIT. «Это может быть квантовая точка, это может быть кусок ДНК, это может быть золотая наночастица».

Недавно разработанная техника работает практически с любой формой «Это немного похоже на пленочную фотографию - скрытое изображение формируется путем экспонирования чувствительного материала в геле на свет. Затем вы можете превратить это скрытое изображение в реальное изображение, прикрепив впоследствии другой материал, серебро. Таким образом, изготовление имплозии может создавать всевозможные структуры, включая градиенты, несвязанные структуры и многокомпонентные структуры », - добавляет Даниэль Оран, другой из команды MIT.

Новая методология улучшает существующие методы создания наноструктур несколькими способами: она быстрее и проще, чем было раньше, и работает в трех измерениях, что является дополнительным бонусом. Он также может быть использован с различными материалами. На данный момент ученые видят компромисс между размером и разрешением. Они способны создавать объекты размером около 1 кубического миллиметра с разрешением 50 нанометров; размер до 1 кубического сантиметра, а разрешение достигает примерно 500 нанометров. Тем не менее, с дальнейшим уточнением, команда говорит, что должна быть возможность создавать объекты более крупного и более детального разрешения.

Хорошей новостью является то, что много необходимого оборудования уже найдено в научных лабораториях. «Люди годами пытались изобрести лучшее оборудование для изготовления наноматериалов меньшего размера, но мы поняли, что если вы просто используете существующие системы и встраиваете свои материалы в этот гель, вы можете уменьшить их до наноразмерных размеров, не искажая структуры», - говорит он. Сэмюэл Родрикес из MIT.