Nanoprinting 3D utilizzando la messa a fuoco con aerosol caricato
In un documento intitolato ” Nanoprinting tridimensionale tramite messa a fuoco aerosol caricata “, un gruppo di ricercatori descrive un metodo di nanostampa 3D per creare nanostrutture versatili che non possono essere facilmente create con metodi esistenti. Hanno applicato un concetto di maschera dielettrica galleggiante combinato con la traduzione 3D del nanostage piezoelettrico per focalizzare gli aerosol caricati attraverso un campo elettrostatico convergente attraverso le aperture nella maschera galleggiante. Grazie alla messa a punto della velocità di traslazione 3D e della direzione del nanostage, i ricercatori sono stati in grado di determinare la forma delle nanostrutture 3D.
I ricercatori hanno scoperto che esistevano due diversi regimi: la modalità di crescita 3D e la modalità di scrittura 3D, a seconda della velocità di traduzione dello stage.
“Nella modalità di crescita 3D, la forma della struttura viene determinata regolando la velocità di traslazione dello stage in base al tasso di crescita della struttura”, spiegano i ricercatori. “L’aggiunta del movimento orizzontale del tavolino consente la produzione di strutture inclinate in vari angoli. Il controllo preciso dello stadio a 3 assi può portare a complesse nanostrutture 3D. Un movimento dello stadio relativamente più veloce porterebbe alla modalità di scrittura 3D, in cui le nanoparticelle non possono essere accumulate sul cluster esistente e il movimento dello stadio crea una linea di particelle. Ciò significa che lo spazzamento multiplo con la stessa orbita rende la scrittura di nanostrutture 3D “.
La produzione di un’impalcatura per la crescita della struttura parallela in 3D era basata su una maschera dielettrica galleggiante con una serie di fori. Gli ioni caricati positivamente e le nanoparticelle di aerosol create in una scarica di scintilla sono stati diretti verso la maschera e il substrato dal campo elettrico che controlla il processo di deposizione con il potenziale sul substrato.
“Il ruolo del campo elettrico è molto complesso: gli ioni positivi intrappolati dalla maschera fuori dal flusso creano un cuscino positivamente caricato sulla maschera”, proseguono i ricercatori. “Il cuscino è modellato dal campo elettrico dalla distribuzione di ioni sulla matrice dei fori della maschera in modo che il campo elettrico risultante sia repellente per le nanoparticelle di aerosol ovunque sulla maschera eccetto le regioni dei fori in cui produce imbuti stretti.”
La corrente di nanoparticelle focalizzata all’interno degli imbuti è diretta verso una data posizione sul substrato, controllata dalla posizione di nanostage. Quando il palco non si muove, i pilastri crescono e l’array del foro maschera controlla la matrice del pilastro risultante. Alternando i tipi di nanoparticelle durante la deposizione, i pilastri potrebbero essere composti da materiali complessi e multipli.
“La piena capacità del metodo di stampa 3D si rivela quando lo stadio si muove in maniera controllabile durante il processo di deposizione”, affermano i ricercatori. “Il controllo completo sulla forma di crescita della struttura diventa possibile grazie all’ulteriore messa a fuoco delle linee di campo elettrico nell’imbuto sulla punta esclusiva della struttura in crescita. La punta segue la linea del campo elettrico e quindi quest’ultima svolge il ruolo di uno strumento di disegno. “
Lo scaffold usato da questo metodo di stampa 3D non ha restrizioni in termini di dimensioni, quindi può essere ridimensionato a dimensioni atomiche o fino a quelle misti, secondo i ricercatori. Può anche essere utilizzato con un’ampia varietà di materiali, aprendo la possibilità di produrre strutture ibride necessarie nei dispositivi elettronici.
Autori del giornale includono Wooik Jung, Yoon-ho Jung, Peter V. Pikhitsa, Jooyeon Shin, Kijoon Bang, Jicheng Feng e Mansoo Choi.
