青岛3D打印变形纳米粒子方面

斯坦福大学的研究人员开发出具有独特变形能力的3D打印纳米粒子。

我们使用3D纳米打印技术来生产已知最有前途的形状之一——阿基米德截角四面体。它们是微米级的四面体，尖端被切掉了，”斯坦福大学机械工程助理教授、该研究的主要作者 Wendy Gu 解释道。

3D打印完成后，微米级颗粒成功自组装成不同的晶体结构。据信，通过施加不同的外部刺激，这些材料可以在几分钟内在相之间转变，类似于从铁中产生回火钢的原子排列。  

希望最近发表在《自然通讯》杂志上的这些发现能够为工程和材料科学应用领域带来重大创新。

例如，3D打印的纳米粒子可用于开发全天变化的太阳能电池板涂层，以提高能源效率，防止飞机窗户和机翼起雾或结冰的疏水薄膜，或新的计算机存储系统。    

顾补充道：“如果我们能够学会控制由阿基米德截角四面体制成的材料中的这些相移，它可能会引领许多有前途的工程方向。”  


形成多个六角形颗粒的截断四面体的光学图像（上）。键序分析通过不同的颜色显示出不同的六方晶粒（底部）

3D打印变形纳米粒子

研究人员长期以来一直认为，ATT 是生产具有相移能力的材料的最有效的几何形状之一。这些结构在计算机模拟中成功创建，但在物理制造方面提出了挑战。     

虽然斯坦福大学团队并不是第一个制造大量纳米级 ATT 的团队，但他们是最先通过3D纳米打印实现这一目标的团队之一。在研究过程中，研究人员利用双光子光刻在微加工公司Nanoscribe的Photonic GT 3D打印机上制造了大约 50,000 个粒子。


阿基米德截角四面体的 SEM 图像和3D模型（等轴测图、俯视图和仰视图）

3D打印完成后，将纳米颗粒混合到水溶液中，然后放入孔板中。研究人员随后观察了这些纳米颗粒在分别以 5° 和 10° 角度倾斜时如何自组装成两种不同的几何结构。

首先，形成六边形图案，其中四面体平放在基板上，其三角形面朝上。据研究人员称，这是这种特殊的六方相首次在与 ATT 相关的文献中报道。 

第二种结构是结晶准金刚石结构，据说更有前途。在这里，ATT 粒子形成交替的向上和向下的方向。这种结构是光子学研究中特别受欢迎的配置，斯坦福大学团队相信它可以释放新的科学进步。  

该团队认为，添加磁场、电流和热量等外部刺激可以使3D打印颗粒快速重新排列并在相之间发生变化。人们相信，这种能力可以为航空航天、能源和电子等垂直领域的一系列工业应用提供巨大的价值。

研究人员现在正在探索如何以新的方式利用 ATT。 “目前，我们正在努力使这些粒子具有磁性，以控制它们的行为，”顾补充道。 “可能性才刚刚开始被探索。”