激光网3月19日消息，根据密歇根大学研究人员的一项研究，一种新的螺旋金属纳米颗粒制造工艺提供了一种更简单、更便宜的方法，可以快速生产生物医学和光学设备所必需的材料。
“我们的动机之一是大幅简化复杂材料的制造，这些材料代表了许多当前技术的瓶颈，”密歇根大学欧文·朗缪尔化学科学与工程杰出大学教授尼古拉斯·科托夫说，该研究的共同通讯作者发表在《美国国家科学院院刊》上。
手性表面 - 意味着表面缺乏镜像对称性- 具有在纳米尺度上弯曲光的能力，需求量很大。这项新研究展示了一种通过3D打印纳米级螺旋“森林”来制造它们的方法。将螺旋轴与光束对齐会产生强烈的旋光度，从而能够在手性很常见的健康和信息技术中利用手性。
等离子体金属的手性表面更受欢迎，因为它们可以产生一大批非常灵敏的生物探测器。例如，它们可以检测由危险的耐药细菌、突变蛋白质或DNA产生的特定生物分子，这有助于开发靶向疗法。这些材料还具有推动信息技术发展的潜力，通过利用光与电子系统的相互作用，创造更大的数据存储容量和更快的处理速度。
尽管这些来自立式螺旋的特殊 3D 结构表面是非常需要的，但制造它们的传统方法复杂、昂贵且会产生大量浪费。
大多数情况下，这些材料是使用高度专业化的硬件制成的，例如双光子 3D 光刻或离子/电子束诱导沉积，仅在少数高端设施中可用。这些方法虽然准确，但在低压或高温条件下需要耗时的多步骤处理。
3D打印已被建议作为替代方案，但现有的3D打印技术不允许纳米级分辨率。作为一种解决方案，UM研究小组开发了一种使用螺旋光束产生具有特定手性和间距的纳米级螺旋的方法。
“使用廉价的中功率激光器可以在几分钟内生产出厘米级的手性等离子体表面。看到这些螺旋森林的生长速度如此之快，真是太神奇了，“科托夫说。
螺旋光对螺旋结构的3D打印是基于大约10年前在UM发现的光到物质的手性转移。
银盐水溶液的单步、无掩模、直接写入打印提供了纳米光刻的替代方案，同时推进了 3D 增材制造。光驱动金属螺旋的加工简单性、高偏振旋转和精细的空间分辨率将大大加速下一代光学芯片复杂纳米级结构的制备。
