麻省理工學院從未對其開創的尖端項目和技術感到驚訝。該學校的最新項目令人印象深刻：研究人員設計了一種將3D打印結構縮小到納米級的方法。該技術使用可訪問的技術，據報道能夠創建由各種材料制成的物體，包括金屬、量子點甚至DNA。
這項創新技術最近發表在《Science》（科學）雜志上，該創新技術包括使用激光打印聚合物支架結構，將其他材料附著到支架上然后收縮。該研究小組表示，它能夠縮小物體，使其成為原始體積的千分之一。
“這是一種將幾乎任何一種材料都以納米級精度放入3D模型的方法。這種新技術可用于制造納米結構，用于光學、醫學和機器人等領域。”資深作者Edward Boyden解釋說，他是Y. Eva Tan神經技術教授，麻省理工學院生物工程和大腦與認知科學副教授。
盡管有這么簡單的解釋，但在這個過程中還有更多的事情要做。有趣的是，這個過程是對幾年前Boyden教授和他的學生開發的用于腦組織高分辨率成像的先前技術的改編。這種稱為擴增顯微鏡的原始技術涉及將組織嵌入水凝膠結構中然后使其膨脹。該過程現在廣泛用于生物學研究。
在最近的項目中，麻省理工學院的團隊有效地扭轉了擴張過程，從嵌入膨脹水凝膠中的大型物體開始，然后將它們縮小到納米尺度。這種新工藝被稱為“內爆制造”。
通過使用基于聚丙烯酸酯的吸收材料來構建支架來實現收縮，然后將支架沐浴在含有熒光素分子的溶液中，所述熒光素分子在被激光激活時將自身附著到支架上。更確切地說，使用雙光子顯微鏡將熒光素分子附著到水凝膠結構內的特定位置。這些分子最終起到可以與其他類型分子結合的錨點的作用。
“你可以用光線將錨固在你想要的地方，然后你可以將任何你想要的東西附在錨上，”Boyden教授解釋道。 “它可能是一個量子點，也可能是DNA片段，也可能是一個金納米粒子。”
該研究的主要作者Daniel Oran補充說：“這有點像電影攝影——潛像通過將敏感材料暴露在光線中而形成。然后，您可以通過附加另一種材料，然后將該潛像發展成真實圖像。通過這種方式，內爆制造可以產生各種結構，包括漸變，未連接的結構和多材料圖案。”
一旦分子附著到所需位置，通過簡單地添加酸就可以收縮整個結構。這種酸阻斷了聚丙烯酸酯凝膠的負電荷，導致材料收縮，因為它的分子不再相互排斥。收縮過程可以使結構成為原始尺寸的千分之一，是生產高分辨率，密集結構的理想選擇。
在其研究中，麻省理工學院的團隊成功地創建了大約1立方毫米，分辨率為50納米的物體。目前，如果物體的尺寸稍大（約1立方厘米），它們也能夠實現約500納米的分辨率。研究人員補充說，隨著進一步的進步，該過程的解決方案將得到改善。
在應用方面，麻省理工學院的團隊認為該工藝可用于光學領域，用于研究光學特性的透鏡，以及制造用于顯微鏡、內窺鏡或智能手機相機的更小且質量更高的透鏡。此外，該技術還可用于為機器人構建納米級電子設備。
“你可以做各種各樣的事情，”Boyden教授總結道，“自主化納米制造可能會打開我們無法想象的前沿。使用激光，您可以在許多生物實驗室中找到，您可以掃描圖案，然后沉積金屬、半導體或DNA，然后縮小它。”
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