直径仅为25纳米！新3D打印技术可制造出极小金属物体

3D 打印，也称为增材制造（additive manufacturing）。它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

近日，据外媒报道，科学家在3D打印领域又树立了新的标杆。奥尔登堡大学（University of Oldenburg）的化学家与瑞士苏黎世联邦理工学院和南洋理工大学的研究小组一起合作，利用3D打印新技术成功地制造出超小金属物体。

据该团队介绍，他们的操作方法可用于制造直径仅为25亿分之一米（相当于25纳米）的铜物体。这种电化学3D打印技术，以纳米级的分辨率制造复杂的导电结构，未来可能在电池技术、微电子、传感器技术方面有潜在的应用。

这项最新的3D打印技术围绕熟悉的电镀工艺展开。这种纳米打印方法需要将带正电的铜离子溶液放入微型移液管中，液体通过打印喷嘴从移液管的尖端喷出。在进行的实验中，喷嘴开口的直径介于253和1.6纳米之间，只有两个铜离子可以同时通过如此微小的开口。

该团队随后开发了一种技术来监控打印过程。他们记录了带负电的基板电极与移液管内的正极之间的电流。在自动化过程中，喷嘴在很短的时间内接近负极，然后在金属层超过一定厚度后立即缩回。

使用这种技术，研究人员逐渐将连续的铜层应用到电极表面。喷嘴的精确定位使他们能够打印垂直列和螺旋纳米结构，还可以通过改变打印方向来产生水平结构。

研究团队称，通过这种方法可以打印直径约为25纳米的最小物体，相当于连续195个铜原子。

研究中新的电化学技术可用于打印比以往更微小的金属物体。研究者认为，如今正在研究的技术结合了两个世界——金属打印和纳米级精度。具有高表面积和特殊几何形状的3D打印催化剂可以用于生产复杂的化学品。 

题为Bringing Electrochemical Three-Dimensional Printing to the Nanoscale的相关研究论文发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02847