Las técnicas de fabricación aditiva con precisión atómica podrían algún día crear materiales con flexibilidad Legos y resistencia Terminator, según los investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía.
En un artículo de revisión publicado en ACS Nano , Olga Ovchinnikova y sus colegas brindan una visión general de los caminos existentes a los materiales tridimensionales, pero el objetivo final es crear y personalizar el material a escala atómica. El material se ensamblaría átomo por átomo, al igual que los niños pueden usar Legos para construirun automóvil o castillo ladrillo por ladrillo. Este concepto, conocido como materia dirigida, podría conducir a materiales y productos virtualmente perfectos porque se eliminarían muchas limitaciones de las técnicas de fabricación convencionales.
"Ser capaz de ensamblar materia átomo por átomo en 3-D nos permitirá diseñar materiales más fuertes y livianos, más robustos en entornos extremos y proporcionar soluciones económicas para energía, química e informática", dijo Ovchinnikova.
Fundamentalmente, la materia dirigida elimina la necesidad de eliminar material no deseado mediante litografía, grabado u otros métodos tradicionales. Estos procesos han servido bien a la sociedad, anotaron los investigadores, pero la próxima generación de materiales y productos requiere un nuevo enfoque.
"Para la gran mayoría de la historia registrada, la transformación del material se limitó a objetos visibles a simple vista y se diseñó con herramientas de mano", escribieron los investigadores. "Podemos admirar la destreza de la escritura del grano de arroz o el grabado finoen una preciada espada, pero solo dos o tres órdenes de magnitud separan estas obras maestras de la tecnología de la Edad de Piedra ".
Ahora, con la capacidad de dirigir la materia con precisión atómica, la recompensa podría ser computadoras cuánticas, teléfonos celulares con más almacenamiento de datos e intervalos más largos entre la carga, células solares de mayor eficiencia y materiales livianos más fuertes y menos costosos.
"En realidad, es difícil predecir dónde podría ir esto y cómo esta tecnología podría cambiar nuestras vidas, pero tenemos la intención de averiguarlo", dijo Ovchinnikova.
Al usar la computación y el modelado, los investigadores pueden concebir, predecir, crear y controlar con precisión las propiedades eléctricas y de otro tipo de un material en lugar de tener que comprometerlo. El autor principal Stephen Jesse señaló que el enfoque de la materia dirigida se basa en décadas de investigación y utiliza instrumentos originalmentediseñado para examinar materiales para fabricar materiales nuevos con una resolución de función de menos de 10 nanómetros 10 billonésimas de metro.
Por ejemplo, el microscopio electrónico de transmisión, desarrollado en la década de 1930, ha permitido la obtención de imágenes de un solo átomo, imágenes de deformación química y mapeo estructural a nivel de picómetro. Desde su inicio, sin embargo, la interacción de la materia del haz tuvo que ser manejada para evitar el "haz"daño ", un obstáculo para los estudios fundamentales, dijeron los investigadores.
"Sin embargo, esta interacción, combinada con imágenes de microscopía electrónica y recientemente iónica, puede usarse como base para una próxima generación de herramientas de nanofabricación", dijo Jesse.
El documento proporciona resúmenes de varias otras alternativas para la fabricación atómicamente precisa de materiales tridimensionales basados en haces de electrones e iones, incluido el procesamiento inducido por haz de electrones enfocado a partir de precursores de gas y precursores líquidos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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