MIT 版縮小燈,「內爆製造」讓物體迅速變成千分之一

作者 | 發布日期 2018 年 12 月 23 日 12:00 | 分類 3D列印 , 尖端科技 , 科技趣聞 follow us in feedly


你覺得到了 22 世紀,人真的能發明出哆啦 A 夢的縮小燈嗎?最近,MIT 研發出一種只要照雷射光,就能讓物體縮小 1,000 倍的技術,且這個方法變小物體之後,不能恢復原狀。

只需要雷射光和尿布

最近,麻省理工學院(MIT)找到一種可迅速將物體縮小 1,000 倍的方法,這種方法不只快速,而且材料便宜又容易取得──只需要雷射光和聚丙烯酸(polyacrylate)──聚丙烯酸因為吸水效果非常好,通常在嬰兒尿布裡就能找到,多數生物工程實驗室裡也很常見。

幾乎所有材質都適用

MIT 將這項技術命名為「內爆製造」(implosion fabrication),不管金屬、量子點(quantum dot)或 DNA,都能利用「內爆製造」的方式,迅速將該物體 3D 等比例縮小 1,000 倍。

負責這項研究的 MIT 神經網路與大腦認知科學專家波伊登(Edward Boyden)表示,科學家已花了數年在尋找能更方便製造奈米材料的技術,現在有了「內爆製造」,幾乎就能讓任何材料瞬間變成 3D 奈米等級。

▲ 雖然現在的 3D 列印技術,已經可以「印出」奈米等級的結構,但受限於技術限制,3D 列印不像「內爆製造」可應用在各種材質。(Source:pixabay

從 2D 變 3D

波伊登強調的「3D」其實是「內爆製造」很重要的特色。過去,如果要打造奈米等級的材料,多半是利用光在面板蝕刻(etching)圖案,但這種方式只能做出 2D 平面花紋。

如果要做成 3D 奈米結構,就必須用 2D 方式一層又一層疊起來變成 3D 立體結構,然而,這麼做耗時又很有挑戰性。

3D 列印也比不上「內爆製造」

另一方面,雖然現在已有 3D 列印技術可做出奈米級的物體,但受限於 3D 列印的限制,成品只能做成特定塑膠材質,結構也有一定限制。

但「內爆製造」不一樣,「內爆製造」不像 3D 列印技術是從零做起,而是把一個既有物體像照縮小燈一樣等比例縮小成一千分之一倍,如此一來就能輕鬆製作奈米級的物品。

▲ 這也是 MIT 研究團隊利用「內爆製造」縮小而成的奈米結構。(Source:MIT

「內爆製造」要怎麼做?

首先,先找出一個想要縮小 1,000 倍的物體,接著將這個物體泡在聚丙烯酸和螢光素(fluorescein)的溶液裡,這個步驟能讓物體膨脹、變大一點。

下一步,研究人員再用雷射光照射,將螢光素和聚丙烯酸結合起來,聚丙烯酸的作用有點像等比例縮小物體時的支架,而螢光素則是讓研究人員將想縮小的物體固定在聚丙烯酸支架上。

最後一步:加酸,讓這個物體隨著聚丙烯酸一起脫水,就能獲得每邊縮小 10 倍、相當於體積縮小千分之一的物體了。

▲ 研究人員認為,未來要將「內爆製造」應用在光學、醫療和機器人領域都不是問題。(Source:Unsplash

從手機鏡頭到機器人

關於「內爆製造」的應用範圍,研究團隊認為在光學和機器人領域可當作「內爆製造」的第一步。例如:利用「內爆製造」打造專門研究光的特製鏡頭,或讓智慧型手機的鏡頭、內視鏡或顯微鏡的鏡頭變得更好、更精巧。

如果將「內爆製造」用來打造奈米級的電子設備或微型醫療機器人,未來在癌症治療,或許就能在癌症藥物加入奈米級機器人,患者將癌症藥物和奈米機器人一起吞下肚後,就能用這個機器人尋找癌細胞「對症下藥」。

以後在家就能做

由於「內爆製造」所需的材料都能輕鬆取得,所有材料都沒有毒性,或許未來這項技術能讓大眾在學校或家裡自行操作。

(本文由 地球圖輯隊 授權轉載;首圖來源:MIT