中大研發納米級3D打印技術 有助製作精密設備

香港中文大學機械與自動化工程學系陳世祈教授及其團隊，與卡內基梅隆大學生物科學系招泳欣教授和中大電子工程學系趙鈮教授合作，研發出一種具有材料普適性的3D納米製造平台，首次實現包括金屬、合金、半導體、聚合物、陶瓷、生物材料等多種材料納米結構製造，並以創紀錄實現用各類材料打印小至20納米的結構，更達到每小時300立方毫米的光圖案化速度，比目前商業領域使用的傳統串行製造系統快三個數量級別。

團隊開發了一種通用策略，可用於製造任意的3D納米結構，材料包括金屬、金屬合金、2D材料、氧化物、金剛石、上轉換材料、半導體、聚合物、生物材料、分子晶體和墨水。研究利用由飛秒光片圖案化的水凝膠作為模板，允許直接組裝材料以形成預先設計的納米結構。通過微調曝光策略、圖案化凝膠的特徵和兩種動力學控制因素，實現20至200納米的2D和3D結構。團隊製造了各種納米器件，包括加密光存儲設備、衍射光學元件和微電極，以呈現新方法的精確度和設計功能。

陳世祈表示，這項工作的真正重要性在於團隊同時實現了所有製造業的關鍵指標，即精細度、製造速度和成本。這意味著新方法不僅可以用於製造以前不可能的微型和納米設備，而且由於其高產量和低成本的優點，亦可應用於光子學、健康、汽車甚至航天領域。

研究團隊未來的目標是使用多種材料構建功能性納米設備，例如納米電路、納米生物傳感器，甚至發光二極管或激光器，適合不同用途。

研究成果最近已發表在國際權威期刊《科學》@

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