Pohjois-Carolinan Durhamissa sijaitsevan Duke-yliopiston tutkijat ovat suunnitelleet täysin yhdellä ajolla tulostettavan joustavan elektroniikan tekniikan, jota voidaan soveltaa herkillekin pinnoille kuten paperille tai ihmisen iholle. Edistys voisi mahdollistaa esimerkiksi bioantureita sisältävien terveyslastareiden pikavalmistuksen terveysasemalla.
Nykyiset prittaustekniikat vaativat yleensä tulostimen ulkopuolisia työvaiheita, joten niitä ei voi valmistaa esimerkiksi suoraan iholle. Professori Aaron Franklinin ja kemian professori Benjamin Wileyn kehittämä tekniikka voidaan tulostaa mihin tahansa substraattiin matalissa lämpötiloissa aerosolitulostimella.
Kokeissaan tutkijat tulostivat tekniikallaan sormen iholle pienen ledivalon ja toisessa kokeessa transistorin. Transistori tehtiin puolijohtavasta hiilinanoputkien nauhasta, kahdesta hopeisesta nanojohteesta, dielektrisestä kerroksesta kaksiulotteista heksagonaalista boorinitridiä ja hopeisesta hilaelektrodista.
Nykypäivän tekniikoilla ainakin yksi näistä vaiheista vaatisi substraatin poistamista tulostimesta lisäkäsittelyä varten.
Washingtonin yliopiston tutkijoiden johtama ryhmä on puolestaan suunnitellut ja testannut 3D-tulostetun metamateriaalin, joka pystyy manipuloimaan valoa kolmessa ulottuvuudessa nanomittakaavan tarkkuudella.
Näin tarkasti valoa ohjaavia tulosteita voitaisiin käyttää paitsi nykyaikaisten optisten elementtien, kuten linssien tai heijastimien miniatyrisointiin mutta myös uusien sovellusten toteuttamiseen. Lisäksi optisten kenttien suunnittelu kolmiulotteisesti voisi mahdollistaa erittäin pienikokoisten syvyysantureiden luomisen autonomista autoilua ajatellen sekä näyttöjen optisille elementeille ja antureille virtuaalitodellisuuden näyttö-kuuloke laitteissa.
Tutkijaryhmä keksi käyttää optisen elementin suunnitteluun Mie-sirontateoriaa, mikä yksinkertaisti suunnittelu- ja simulaatioprosessia huomattavasti. Mie-sironta kuvaa, kuinka tietyn aallonpituuden mukaiset valoaallot siroavat pallosta tai sylinteristä, jotka ovat kooltaan samanlaisia kuin optinen aallonpituus.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 15.10.2019
