佐治亚理工学院的研究人员开发了一种基于光的纳米金属结构打印方法，比目前可用的任何技术都快得多，成本也低得多。这是一个可扩展的解决方案，可以改变一个长期依赖昂贵且速度过慢的技术的科学领域。这一突破有可能将新技术带出实验室，走向世界。
许多领域的技术进步依赖于打印纳米级金属结构的能力——这种比例比人类头发的宽度小数百倍。George W. Woodruff 机械工程学院助理教授 Sourabh Saha 和 Saha 实验室的博士生 Jungho Choi 开发了一种打印金属纳米结构的技术，该技术比目前的传统方法快 480 倍，便宜 35 倍。
他们的研究发布在《先进材料》杂志上。
在纳米尺度上打印金属 - 一种称为纳米图案的技术 - 可以创建具有有趣功能的独特结构。它对于许多技术的发展至关重要，包括电子设备、太阳能转换、传感器和其他系统。
一般认为，纳米级印刷需要高强度光源。但这种被称为飞秒激光器的工具可能花费高达五十万美元，对于大多数研究实验室和小型企业来说太贵了。
“作为一个科学界，我们没有能力快速、经济地制造足够的这些纳米材料，这就是为什么有前途的技术往往局限于实验室，没有转化为现实世界的应用，”Saha说。
“我们想回答的问题是，'我们真的需要高强度飞秒激光器在纳米尺度上打印吗?'我们的假设是，我们不需要光源来获得我们想要的打印类型。
他们寻找一种低成本、低强度的光，可以以类似于飞秒激光器的方式聚焦，并选择了超发光发光二极管作为其商业可用性。SLED发出的光强度比飞秒激光器低十亿倍。
Saha和Choi着手创造一种原创的投影式印刷技术，设计了一种将数字图像转换为光学图像并将其显示在玻璃表面上的系统。该系统的运行方式与数字投影仪类似，但产生的图像聚焦更清晰。他们利用超发光光的独特特性，以最小的缺陷生成清晰聚焦的图像。
然后，他们开发了一种由金属盐组成的透明墨水溶液，并添加了其他化学物质，以确保液体能够吸收光。当来自投影系统的光照射到溶液中时，它会引起化学反应，将盐溶液转化为金属。金属纳米颗粒粘附在玻璃表面，金属颗粒的团聚形成纳米结构。因为它是一种投影类型的打印，所以它可以一次性打印整个结构，而不是逐点打印，从而使其速度更快。
在测试了这项技术后，他们发现，即使在低强度的光线下，投影式的纳米级打印也是可能的，但前提是图像清晰聚焦。Saha和Choi认为，研究人员可以很容易地使用商用硬件来复制他们的工作。与昂贵的飞秒激光器不同，Saha和Choi在打印机中使用的SLED类型成本约为3,000美元。
“目前，只有顶尖大学才能获得这些昂贵的技术，即便如此，它们也位于共享设施中，并不总是可用，”Choi说。“我们希望使纳米级3D打印的能力民主化，我们希望我们的研究能够为以低成本获得更多此类工艺打开大门。
研究人员表示，他们的技术对于在电子学、光学和等离子体学领域工作的人特别有用，这些领域都需要各种复杂的金属纳米结构。
“我认为，在致力于制造和制造微小结构的科学界，成本和速度的指标被大大低估了，”萨哈说。
“在现实世界中，当涉及到将发现从实验室转化为行业时，这些指标非常重要。只有当我们拥有考虑到这些指标的制造技术时，我们才能充分利用纳米技术造福社会。
