Onderzoekers van de Swinburne University of Technology en de University of Science and Technology of China hebben een goedkope techniek ontwikkeld die veelbelovend is voor een reeks wetenschappelijke en technologische toepassingen.

Ze hebben laserprinten en capillaire kracht gecombineerd om complexe, zelfassemblerende microstructuren met behulp van een techniek genaamd laser printing capillary-assisted self-assembly (LPCS).

Dit type zelfassemblage wordt gezien in de natuur, zoals bij gekkopoten en het salviniablad, en wetenschappers proberen deze multifunctionele structuren al tientallen jaren na te bootsen.

De onderzoekers hebben ontdekt dat ze de capillaire kracht kunnen beheersen - de neiging van een vloeistof om in nauwe buisjes op te stijgen of in kleine openingen te worden gezogen - door de oppervlaktestructuur van een materiaal te veranderen.

"Met behulp van laserprinttechnieken kunnen we de grootte, geometrie, elasticiteit en afstand tussen kleine pilaren - smaller dan de breedte van een mensenhaar - om de zelfassemblage te krijgen die we willen, " Dr. Yanlei Hu van Swinburne, zei. Hij is de hoofdauteur van een studie gepubliceerd in het prestigieuze Proceedings van de National Academy of Science .

Ultrasnel laserprinten produceert een reeks verticale nanostaafjes van verschillende hoogtes. Na het laserproces, het materiaal wordt gewassen in een ontwikkelingsoplosmiddel met behulp van een methode die vergelijkbaar is met de traditionele verwerking van donkere kamerfilms. Het door zwaartekracht bestuurde verschil in capillaire kracht creëert pijlers met ongelijke fysieke eigenschappen langs verschillende assen.

"Een mogelijke toepassing van deze structuren is in on-chip micro-object trap-release-systemen die veel gevraagd zijn in chemische analyse en biomedische apparaten, " zei co-auteur dr. Ben Cumming.

De onderzoekers demonstreerden het vermogen van de LPCS-structuren om selectief microdeeltjes te vangen en vrij te geven.

"Deze hybride strategie voor het opstellen van hiërarchische structuren kenmerkt zich door eenvoud, schaalbaarheid en hoge flexibiliteit in vergelijking met andere state-of-the-art benaderingen zoals fotolithografie, elektronenstraallithografie en sjabloonreplicatie, " Directeur van het Center for Micro-Photonics in Swinburne, Professor Min-Gu, zei.

"Bovendien, de geassembleerde cellen kunnen worden gebruikt als automatische microgrijpers voor selectieve vangst en regelbare vrijgave, suggereert veel potentiële toepassingen op het gebied van chemie, biogeneeskunde en microfluïdische techniek."

Het artikel "Hiërarchische structuur laserprinten met behulp van gecontroleerde capillair-aangedreven zelfassemblage" is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Science .