Nanostepenski 3D print nije nova stvar, ali njegove se aplikacije još uvijek otkrivaju. Mnoge demonstracije uključuju izradu estetskih modela: mikroskopske utrke automobila, svemirske letjelice, pa čak i antičke rimske skulpture
Međutim, istraživači su također primijenili ovu tehnologiju i na području medicine. Do sada su rezultati bili ograničeni, s mehaničkog gledišta. Na primjer, jedan tim je izradio 3D-printeve morskih pasa u željezo kako bi vidio njihova gibanja kroz magnetna polja. Drugi timovi su radili na razvoju novih geometrija koje mogu biti korisne u povećanju površine lijekova koji se koriste u ciljanim isporukama. Ove studije pokazuju potencijal nanotehnologije u nekim aplikacijama, ali, na neki način, tiskani predmeti su isti estetski objekti s nekim dodatnim medicinskim pogodnostima. Mehanički, bilo je nekoliko primjera istinskog mikroprocesuiranja. To jest, sve dok Roberto Di Leonardo, profesor fizike na Sapienza Università di Roma i NANOTEC-CNR u Rimu, razvio niz mikromotora, koji su pogonjeni bakterijama i običnim LED svjetlom. U eksperimentu kojeg je proveo tim Di Leonardo, možete vidjeti početak onoga što bi moglo biti budućnost mikroprocesora, uključujući i niz 36 mikromotora koji se ujedinjeno okreću.
Mikromotori 3D printera
Di Leonardov laboratorij zapravo je konstruirao vlastiti dvotopni litografski sistem koji koristi laserski pogon koji usmjerava dva fotona blizu infracrvene svjetlosti u ultra kratkim pulsiranjima na foto-izliječivoj smoli. Za razliku od komercijalnih nano 3D print sistema, poput onih iz Nanoscribea, tim Di Leonardo uveo je poseban modulator u postavu, što je omogućilo podjelu snopa kako bi se selektivno izjednačilo više područja paralelno. To u osnovi omogućuje 3D ispis istog objekta u masovnom obliku, kao što je to bio slučaj s 36 print motora u ovoj studiji. 3D ispis nije jedina tehnologija koja se može koristiti za izradu mikroskopskih sklopova; samo ima prednost da bude u stanju proizvesti potpuno sastavljene sisteme, kao što su motori prikazani u ovoj studiji. Za razliku od drugih oblika 3D ispisa, dvodimenzionalna polimerizacija ima prednost 3D print objektima u polukrutoj smoli, što omogućuje stvaranje kompletnih sklopova. Međutim, Di Leonardo je rekao da postoje i drugi alati za montažu, uključujući holografske optičke pincete, koje omogućuju manipulisanje sićušnim objektima sa laserskim svjetlom.
Kolonije bakterija
Mikromotori 3D printera nisu nužno problematičan dio sistema. Teži zadatak za grupu Dia Leonarda bio je pokretanje motora koji su trebali biti printani. Da bi to učinio, okrenuo se jednom od postojećih produkata prirode: bakterijama. Ideja leži u tome da se bakterije koriste kao sitni propeleri za pokretanje mikroprocesora. Sila generisana od strane bakterija, međutim, je povremena, što bi uzrokovalo da se motori rotiraju samo oko jedne minute u isto vrijeme, a neki rotori se okreću u suprotnom smjeru. Da bi iskoristio plivanje bakterija E. coli – koje je Di Leonardo opisao kao “vodikov atom biologije” jer je tako obimno proučavan – timovi su izgradili mikroskopske motore koji su imali 15 mikrokomora duž rubova, a svaka komorom koja je sadržavala samo jednu bakteriju. Kao sitni organizmi, bakterije imaju svoje plivačke uzorke i ponašanje, tako da su istraživači također izgradili sitne rampe koje su ih povezale u te komore.
Istraživači su također željeli kontrolisati kretanje mikromotora. Kad su mikromotori bili izloženi svjetlu, tim bi mogao isključiti i uključiti motore i regulisati njihovu brzinu. Korištenjem algoritma za povratno svjetlo koji upali sistem svakih 10 sekundi, skupina Di Leonardo je dodatno mogla uzrokovati da se motori istovremeno kreću.
m-Kvadrat