MIT版縮小燈  「內爆製造」讓物體迅速變成千分之一

by:時穿
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你覺得到了 22世紀,世界上真的能發明出哆啦A夢的縮小燈嗎?最近,MIT研發出一種只要照雷射光,就能讓物體縮小一千倍的技術,而且這個方法在物體變小之後,還不會恢復原狀。

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這張照片就是MIT研究團隊利用「內爆製造」做出的 3D奈米結構,再複雜的結構對於「內爆製造」來說,都能輕鬆縮小成一千倍。

Photo: Daniel Oran

只需要雷射光和尿布

最近,麻省理工學院(MIT)找到了一種可以迅速將物體縮小 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)──聚丙烯酸這種材料因為吸水效果非常好,通常在嬰兒尿布裡就能找到,在多數的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),不管是金屬、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,科學家們已經花了數年的時間在尋找能夠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奈米尺度。

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雖然現在的 3D列印技術,已經可以「印出」奈米尺度的結構,但受限於技術上的限制,3D列印不像「內爆製造」可以應用在各種材質。

Photo: Hindrik Sijens

3D奈米尺度  方法有兩種

在「內爆製造」之前,如果想要打造 3D奈米尺度的材料,可以分成兩種方法。

第一種方法是利用光先在面板上蝕刻(etching)出 2D平面圖案,再將 2D平面層層疊起,變成 3D立體結構,但這種方法既耗時又很有挑戰性。

另一種方式則是利用 3D列印技術,直接「印出」奈米尺度的物體。但受限於 3D列印技術上的限制,用這種方法做出來的成品只能是特定的塑膠材質,在結構上也有一定的限制。

像照到縮小燈  一起縮小

但「內爆製造」和上述這兩種方法都不一樣,「內爆製造」不是從零開始做一個奈米尺度的材料,而是先有一個物體之後,接著像照了縮小燈一樣,讓物體等比例縮小成千分之一倍,如此一來就能輕鬆製作出更精巧、又是奈米尺度的物品。

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這也是MIT研究團隊利用「內爆製造」縮小而成的奈米結構。

Photo: Daniel Oran

「內爆製造」要怎麼做?

在「內爆製造」開始之前,我們需要先準備好聚丙烯酸和螢光素(fluorescein)的膠狀溶液,將想要縮小 1,000倍的物體放進這個膠狀溶液之後,利用雷射光照射,就讓物體可以和整坨膠狀溶液固定在一起。

脫水的力量「向內爆炸」

接下來只要在這一整坨膠狀溶液當中加酸、脫水,就能讓這一整坨膠狀溶液利用脫水的力量向內爆炸,讓整個東西等比例縮小後,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。

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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。

Photo: Dominik Scythe

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以做為「內爆製造」的第一步。例如:利用「內爆製造」打造一個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」用來打造奈米尺度的電子設備或微型醫療機器人,未來在癌症治療上,或許就能在癌症藥物當中加入奈米尺度的機器人,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,所有的材料都沒有毒性,或許未來這項技術就能讓大眾在學校或家裡自行操作。

上線時間:2018/12/20
增修時間:2018/12/20  修正內文