Fabricación de metamoléculas con 3D.

Los metamateriales, conocidos como la capa invisible de Harry Potter, son nanoestructuras artificiales diseñadas para manipular las propiedades de la luz. Sin embargo, la aplicación práctica de esta tecnología en la vida diaria depende de la comercialización del proceso de fabricación, lo que requiere importantes costes.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Junseok Ro del Departamento de Ingeniería Mecánica y el Departamento de Ingeniería Química, el investigador Won-Geun Kim y el candidato doctoral Hongyun Kim del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) ideó una solución más cercana. acercarse. Su método combina la nanoimpresión 3D con la tecnología de coensamblaje, acercando los materiales sintéticos a su disponibilidad comercial. Los resultados de esta investigación aparecieron en pequeñouna revista internacional en el campo de las ciencias de nano y micromateriales.

Tradicionalmente, los metamateriales se fabrican depositando capas físicas y químicas sobre materiales como silicona y resina (plástico), seguido de un proceso llamado litografía. Desafortunadamente, este método es caro y limitado en términos de materiales aplicables. Como resultado, la comunidad académica ha cambiado recientemente su enfoque hacia la creación de metamateriales mediante el ensamblaje de moléculas en lugar del costoso proceso de afeitado de superficies.

En esta investigación, el equipo de investigación utilizó una combinación de nanoimpresión 3D y técnicas de coensamblaje. Primero, fabricaron partículas independientes similares a bayas utilizando nanopartículas de sílice (vidrio) y oro de diferentes tamaños. Más tarde, estas estructuras parecidas a bayas se apilaron una encima de otra, creando con éxito metamateriales de tamaño milimétrico. En esencia, el equipo de investigación ha creado una tecnología práctica que permite la producción rentable de metamateriales en las formas deseadas en lugar de métodos tradicionales y más costosos.

Los experimentos realizados demostraron las capacidades de control de la luz de los metamateriales creados a través del proceso del equipo. Vale la pena señalar que hubo una reducción significativa de la luz dispersada dentro de la región visible. Esta investigación representa el primer ejemplo de investigación de las propiedades ópticas de moléculas de metabolitos en solución utilizando estructuras de tamaño milimétrico. Este enfoque permite observar los resultados a simple vista o mediante una configuración de microscopio simple, lo que elimina la necesidad de equipos especializados para la verificación. Además, el equipo logró un control preciso sobre las propiedades ópticas ajustando la proporción de nanopartículas de sílice y oro dentro del metamaterial.

«Este avance permite el diseño e implementación de nanofotones de forma libre, evitando las limitaciones de los procesos actuales de fabricación de materiales sintéticos», afirmó el profesor Junseok Ro, quien dirigió la investigación. Explicó la importancia de esta tecnología y agregó: “La versatilidad de esta tecnología proporciona una amplia gama de opciones de materiales, incluidos puntos cuánticos, partículas catalíticas y polímeros, lo que la hace aplicable en diversos campos, desde sensores hasta pantallas, así como la investigación de metamateriales.

El estudio fue patrocinado por el Programa del Centro de Investigación de Convergencia POSCO-POSTECH-RIST, el Programa de Investigadores de Mitad de Carrera, el Centro de Investigación Líder Regional y el Programa de Investigación STEAM de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología. Tecnología de información y comunicaciones.