La fabbricazione 3D di oggetti microscopici e nanoscopici fa un passo avanti straordinario. Per la prima volta, alcuni scienziati sono riusciti a creare strutture tridimensionali miniaturizzate non più limitate ai soli polimeri, aprendo possibilità rivoluzionarie in medicina, robotica e ingegneria.
Oltre i limiti dei polimeri: la nuova frontiera della stampa 3D
Fino ad oggi, le tecniche di micro- e nanofabbricazione 3D si basavano principalmente sulla polimerizzazione a due fotoni (2PP), che permetteva di costruire oggetti minuscoli, talvolta più sottili di un capello umano, come piccole repliche della Torre Eiffel o del Taj Mahal. Queste creazioni erano spettacolari dal punto di vista estetico, ma limitate dalla disponibilità di materiali: la maggior parte degli oggetti poteva essere realizzata solo in polimero, come avere a disposizione un solo tipo di argilla per modellare.
Un team del Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS) e della National University of Singapore (NUS) ha ora sviluppato un metodo che supera questa restrizione. La tecnica, illustrata su Nature, utilizza un approccio chiamato assemblaggio optofluidico, che sfrutta flussi generati dalla luce per guidare particelle di diversi materiali – dai metalli agli ossidi metallici, dai semiconduttori al carbonio – all’interno di stampi tridimensionali miniaturizzati.
Come funziona l’assemblaggio optofluidico
Come spiega Eurekalert, la chiave del processo è il flusso locale indotto dal calore, generato da un laser a femtosecondi che riscalda un punto specifico all’interno di un liquido contenente particelle disperse. Questo hotspot termico crea un flusso che spinge le particelle verso lo stampo, simile a un piccolo “contenitore” con un’apertura laterale, dove le particelle si accumulano assumendo la forma desiderata.
“Il laser induce un gradiente termico localizzato che genera un flusso potente, guidando le particelle nel punto preciso dello stampo,” spiega Xianglong Lyu, primo autore dello studio. Dopo l’assemblaggio, lo stampo polimerico viene rimosso, lasciando una struttura autonoma e composta esclusivamente dal materiale scelto. Grazie alle forze di van der Waals, le particelle rimangono unite, rendendo l’oggetto meccanicamente stabile anche senza legami chimici.
Per dimostrare le potenzialità della tecnica, il team ha realizzato microvalvole capaci di selezionare particelle in canali sottilissimi e micro-robot costituiti da più materiali, azionabili con luce o campi magnetici esterni. Secondo Metin Sitti, coordinatore dello studio, “l’assemblaggio optofluidico supera i limiti dei materiali della polimerizzazione a due fotoni, aprendo nuove frontiere per micro-robot multifunzionali e applicazioni ancora apparentemente fantascientifiche”.
