用光畫出未來！奈米3D印刷衝破極限，開啟4D魔法世界！

在微縮的世界中，印刷出微小結構一直是科學家的夢想。近日，來自中美兩國的研究團隊合作，展示了一種名為「光力刷」（Optical Force Brush，簡稱OFB）的3D納米印刷新技術，這不僅提升了印刷速度，還能創造出具有變形功能的4D結構。

傳統的3D奈米印刷技術通常需要逐層逐層印刷，而且受限於光的繞射限制，印刷速度緩慢且材料選擇有限。然而，這個新的OFB技術打破了這些限制。研究人員利用飛秒激光的特性，使得印刷過程如同在空間中自由揮動畫筆一般，從而實現了空間中的納米級繪畫。

透過OFB技術，研究人員成功印刷出了一系列仿生肌肉模型，這些模型由4D奈米結構構成，能夠對電信號作出反應，並展示出出色的生物相容性。這種能夠回應電信號而產生變形的4D結構，對於未來的生物醫學和智能材料研究具有巨大潛力。

在實驗中，研究人員特別設計了一種基於水凝膠的印刷墨水。當飛秒激光照射到墨水時，墨水中的自由基會吸收光子能量並快速聚集固化，形成穩定的印刷結構。激光的移動軌跡就像畫筆在空間中自由繪畫，形成了各種各樣的3D結構，甚至能夠模擬出生物組織的微結構，如肌肉和血管系統。

實現自由基聚集、固化印刷效率大提升

這種光力刷技術的關鍵在於它能夠在非常短的時間內，實現自由基的聚集和固化，這使得印刷的速度得到了顯著的提升。而且，由於能夠精確控制激光的能量，使得印刷的精度也得到了保障。

透過OFB技術，科學家成功印刷出了各種仿生肌肉模型，包括肌肉纖維和血管網絡等，這些結構不僅具有精細的微結構，而且能夠對電信號產生反應，展現出不同的機械性能。這為未來的生物醫學和智能材料的研發提供了新的可能。

此外，研究人員也展示了這種技術在創造功能性結構方面的潛力。通過改變印刷墨水的化學成分和印刷參數，他們能夠創造出具有不同功能的微奈米結構。例如，他們印刷出了具有不同彈性和硬度的結構，甚至是具有電機械反應的結構，這對於未來的智能材料和生物醫學應用具有重要意義。

光力刷技術的出現，讓我們看到了納米印刷技術的新可能。它不僅為微奈米結構的創造打開了新的維度，也為未來的智能材料和生物醫學研究提供了有力的工具。在這個微小的世界中，光力刷正在繪畫出未來科技的無限可能。這項研究刊登在最新一期的《SCIENCE ADVANCES》。

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參考論文:

1.Optical force brush enabled free-space painting of 4D functional structures.SCIENCE ADVANCES