Caltech'ten araştırmacılar, 3D baskı alanında büyük bir ilerleme kaydetti ve sadece 150 nanometre boyutundaki metal nanoyapılar üretme yeteneği geliştirdi. Bu yapılar, grip virüsü boyutlarına benzerken, makroskopik benzerlerine göre 3-5 kat daha dayanıklılar. Bu keşif, nanosensoörler, ısı değiştiricileri ve diğer nanoteknolojik cihazların geliştirilmesi için yeni perspektifler sunuyor.
İnanılmaz Mikro Boyuttaki Metal Nanoyapılar
Araştırmanın baş yazarı Wenxin Zhang, "Atomik seviyede, bu nanomalzemeler çok karmaşık mikroyapılara sahip" diyor. Makroskobik ölçekte, atomların bu düzensizliği malzemeleri zayıf ve düşük kaliteli hale getirirdi. Ancak nanoölçekte, bu düzensizlik, malzemenin dayanıklılığını artırarak bir avantaja dönüşüyor.
Yeni Bir Üretim Tekniği
Nanomalzemelerin üretim tekniği, hidrojel içeren foto-duyarlı bir karışımın kullanılmasını içerir. Bu karışım daha sonra lazerle sertleştirilerek istenen metal nesnelerin şeklini alan bir 3D iskelet oluşturur. Bu çalışmada, mikro çubuklar ve nano ızgaralar nesneleri oluşturmak için kullanıldı. Ardından, hidrojel detayları nikel iyonlarını içeren bir su çözeltisi ile doyurur.
Metal iyonları ile doyurulduktan sonra, detaylar hidrojel yanana kadar kavrulur ve orijinal halleri ile aynı şekle sahip, ancak artık tamamen metal iyonlarından oluşan okside (oksijen atomlarına bağlı) parçaları bırakır. Son aşamada ise oksijen atomları kimyasal olarak parçalardan çıkarılarak metal oksidi tekrar metalik forma dönüştürülür.
Benzersiz Nanoözellikler
Julia R. Greer, malzeme bilimi, mekanik ve tıp mühendisliği profesörü ve bu çalışmanın yürütüldüğü laboratuvarın lideri, "Bu süreç sırasında tüm ısıl ve kinetik süreçler aynı anda meydana gelir ve çok karmaşık bir mikroyapıya yol açar. Genellikle taşıyıcı deformasyon, dislokasyon veya kayma adını verdiğimiz süreçle yüzeye ulaşana kadar yayılır. Ancak iç bölgelerdeki gözenekler yüzey üzerinde yayılmanın hızla durmasını sağlar, böylece tüm çubuk boyunca yayılmasına izin vermekten daha karmaşık bir taşıyıcı başlatmak daha zor olur, bu da bu çubukların diğerlerinden daha dayanıklı olmasını açıklar" diye açıklıyor. Bu özellik, nanoyapıları beklenmedik bir şekilde dayanıklı hale getiriyor.
Nanoyapıların Uygulanabilirliği
Metal yapıların 3D baskısı, hidrojen katalizörleri, amonyak ve diğer karbonsuz kimyasalların depolanması için elektrotlar gibi bir dizi kullanışlı bileşenin oluşturulmasında kullanılabilir. Ayrıca sensörler, mikrorobotlar ve ısı değiştiricileri gibi cihazların önemli bileşenlerinin üretiminde de önemli bir rol oynayabilir.
Bu keşif, nanomalzemelerin nanoölçekteki olağandışı özelliklerini vurguluyor ve tıptan uzaya kadar farklı alanlarda nanoteknoloji uygulamaları için yeni fırsatlar sunuyor. Zhang, "Nano seviyesinde fizik gerçekten garip ve bu dünyaya ne kadar derinlemesine nüfuz ederseniz, o kadar sık alışılmadık kurallarla karşılaşırsınız" diye ekliyor. Bilim ve teknoloji sürekli olarak ilerliyor ve nanomalzemelerin farklı alanlarda kullanımı için yeni fırsatlar sunuyor.
