Исследователи из Южной Кореи разработали «ручку», которая может осуществлять трехмерную печать наноразмерных объектов.

Новая «ручка», созданная в группе Сеонпила Хуонга (Seongpil Hwang) из Университета Кореи позволяет проводить амальгамирование поверхности с точностью атомно-силового микроскопа.

Ее работа управляется диффузионно-контролируемым током, который создается микроскопическим электродом.

Рис. 1. Контакт «пишущего узла» ручки и рабочего
электрода приводит к формированию локализованной
электроноактивной области, позволяющей осуществлять
точное электроосаждение. (Рисунок из Nanoscale, 2015,
DOI: 10.1039/c4nr06041e).

«Пишущий узел» нового устройства для нанопечати представляет собой пирамиду очень небольшого размера, изготовленную из гидрогеля, ее острая вершина пропитана электролитом, способствующим протеканию электрохимической реакции.

Наноразмерная площадь для массопереноса реагента достигается за счет контакта между пишущим узлом нового устройства и ультрамикроэлектродом. Контроль этого контакта с помощью системы нанопозиционирования дает возможность регулировать протекание фарадеевой реакции, позволяющей проводить электроосаждение, формируются наноструктуры с предопределённой формой. Во время испытаний исследователи получали трехмерные наноструктуры платины на электроде из золота, размеры некоторых таких структур составляли величину меньшую, чем 100 нанометров.

Хуонг поясняет, что,

насколько известно ему и его коллегам, такая гидрогелевая ручка представляет собой первый пример устройства, способного к трехмерной печати ультрамикро- или наноструктур.

Тем не менее, корейский ученый подчеркивает, что идея создания такого устройства была разработана не с чистого листа – Хуонг говорит, что идеи для работы над новой системой были почерпнуты у трех существующих методик – дип-пен литографии (dip-pen lithography), разработанной Чадом Миркиным (Chad Mirkin) из Северо-западного университета США, нанопипеток (nanopipettes), созданных Патриком Унвином (Patrick Unwin) из Университета Уорвика (Великобритания) и микросопел (micro-nozzels), придуманных Дженнифер Льюис (Jennifer Lewis) из Гарварда (США).

Рис. 2. Полученные с помощью сканирующего электронного
микроскопа наноструктуры платины, осажденные на золото
при различных режимах работы нового устройства. (Рисунок из
Nanoscale, 2015, DOI: 10.1039/c4nr06041e).

Как отмечает специалист по химии материалов из Университета Оксфорда Хариш Брашкаран (Harish Bhaskaran), простые способы получения трехмерных наноразмерных структур важны для создания прототипов наноразмерных компонентов различных устройств, и новая ручка в перспективе может стать средством для решения такой проблемы.

Тем не менее, он подчеркивает, что

результаты работы корейских химиков – лишь первый шаг для создания надежных устройств, позволяющих осуществлять трехмерную нанопечать. Исследователь добавляет, что первоочередная задача, которую необходимо решить – увеличение долгосрочной стабильности новой «ручки».