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納米3D打印是許多研究人員正在努力進(jìn)一步開發(fā)的一項小規(guī)模技術(shù)，而使用金屬進(jìn)行納米級3D打印是主要挑戰(zhàn)之一。但加州理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，使3D打印復(fù)雜的納米金屬結(jié)構(gòu)成為可能。一旦他們的過程被放大，它就可以用于在計算機(jī)芯片上創(chuàng)建3D邏輯電路、構(gòu)建微型醫(yī)療植入物以及設(shè)計超輕型飛機(jī)組件等應(yīng)用。

加利福尼亞工程與應(yīng)用科學(xué)部材料科學(xué)、力學(xué)和醫(yī)學(xué)工程學(xué)教授、材料專家Julia Greer是Greer Group的管理者，同時也是3D打印極小體系結(jié)構(gòu)方面的專家。她的小組使用各種材料（如有機(jī)化合物和陶瓷）3D打印結(jié)構(gòu)，并且他們已經(jīng)用僅有納米級的光束構(gòu)建了3D晶格。

然而，在制作人類頭發(fā)寬度一半的結(jié)構(gòu)時，金屬已經(jīng)證明難以進(jìn)行3D打印，而這正是該團(tuán)隊的專長。

雙光子光刻是一種3D打印技術(shù)，可以產(chǎn)生小于人類頭發(fā)百分之一寬度的納米級特征。納米級3D打印涉及這一過程，其中高精度激光器利用兩個光子將材料的某些位置的液體分離。但是，雖然這可以將液態(tài)聚合物硬化成固體，但在將金屬熔合在一起時，它并未證明非常有效。

“金屬不像我們用來制造納米級結(jié)構(gòu)的聚合物樹脂那樣對光線做出反應(yīng)。當(dāng)光線與聚合物相互作用時會引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，使聚合物變硬并形成特定的形狀。在金屬中，這個過程根本不可能。”Greer解釋說。

但是Greer的研究生之一Andrey Vyatskikh非常有創(chuàng)造力，他開發(fā)了一種使用有機(jī)配體的樹脂，它是與金屬結(jié)合的分子。樹脂大多由聚合物組成，但帶有可3D打印金屬。通過合成這些含有金屬離子的有機(jī)支架，他能夠3D打印比以前小得多的金屬結(jié)構(gòu)。

研究團(tuán)隊在一篇題為“3D打印納米級金屬結(jié)構(gòu)”的研究中描述了這項新技術(shù)，該研究剛剛發(fā)表在Nature Communications雜志上。論文的共同作者包括Vyatskikh、法國技術(shù)中心的StéphaneDelalande，加州理工Resnick可持續(xù)性研究所博士后學(xué)者Akira Kudo、中國清華大Xuan Zhang、機(jī)械工程研究生Carlos Portela和Greer。此外，國防部對他們的研究進(jìn)行了資助。