Onderzoekers aan het MIT hebben een nieuwe methode ontwikkeld waarmee 3D-objecten verkleind kunnen worden tot een duizendste van hun oorspronkelijke grootte.
Het is een bekend technisch hoogstandje uit een scala aan films; de krimpstraal. Maar ondanks de veelvuldige verschijning van de shrink rays op het grote scherm, is het onderzoekers nog niet gelukt een echte in elkaar te zetten.
Een nieuwe techniek, ontwikkeld door onderzoekers aan het MIT, brengt ons mogelijk een stapje dichterbij. Met deze zogenaamde implosion fabrication kunnen ze 3D-objecten tot duizendmaal hun oorspronkelijke grootte krimpen, schreef het team in vakblad Science. En hoewel hierdoor een echte Ant-Man niet ineens heel dichtbij is, zou de techniek volgens de onderzoekers ruim toepasbaar zijn.
Lees ook: Kleinste 3D-transistors ooit ontwikkeld
Volgens de onderzoekers kunnen ze vrijwel elke vorm tot een duizendste van de originele grootte verkleinen. © Daniel Oran/MIT
Expansie
Het maken van driedimensionale objecten op nanoschaal is lastig. De bestaande technieken zijn langzaam en gecompliceerd, of erg beperkt in het materiaal wat ervoor gebruikt kan worden waardoor het niet de juiste eigenschappen krijgt.
Om een oplossing te vinden voor deze beperkingen keerden de MIT-onderzoekers zich naar een bestaande techniek. Bij deze zogenaamde expansiemicroscopie, voornamelijk gebruikt voor het in beeld brengen van hersenweefsel, wordt materiaal met behulp van een gel vergroot.
‘Implosion fabrication’
Door dit proces als het ware om te draaien, wisten de onderzoekers 3D-objecten te krimpen in plaats van te vergroten. Voor de techniek, die het team implosion fabrication doopte, wordt in een hydrogel een soort netwerk van super-absorberend materiaal van polyacrylaat gemaakt, een stof dat je vindt in luiers en maandverband.
Deze structuur wordt geweekt in een oplossing van speciale moleculen die blijven plakken als ze worden blootgesteld aan licht. Met behulp van lasers kan zo vrijwel elk soort deeltje aan het absorberende netwerk geplakt worden; van een stukje DNA tot piepkleine beetjes metaal.
Zo krimpen de al kleine 3D-objecten tot piepklein formaat. Het object in A verandert met behulp van ‘implosion fabrication’ in C en object D in F (zie de schaalaanduidingen). © Daniel Oran/MIT
Om het custom made geheel vervolgens te verkleinen, wordt een zuur toegevoegd dat de negatieve lading van het polyacrylaat blokkeert. Dit dwingt het materiaal als het ware samen te trekken – tot tienmaal in elke richting – waardoor het kan krimpen tot een duizendste van de originele grootte.
Resolutie
Volgens de onderzoekers zou de techniek in de toekomst een scala aan toepassingen kunnen hebben; van in je smartphone tot in de wereld van de robotica en zelfs binnen de geneeskunde.
Tot die tijd werkt het team vooral aan het opschalen van de resolutie. Op het moment zijn ze namelijk in staat objecten van 1 kubieke millimeter te maken met een resolutie van 50 nanometer, maar willen ze de resolutie verhogen tot 500 nanometer, dan moet het object alweer 1 kubieke centimeter groot zijn. Het team is ervan overtuigd dat ze door de methode aan te scherpen, in de toekomst nog kleinere 3D-objecten met een hogere resolutie kunnen maken.
Bronnen: Science, MIT, Engadget
Beeld: Daniel Oran/MIT
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!