Ấn tượng với máy in nano 3 chiều

Một máy in 3D mới do các chuyên gia tại Đại học Công nghệ Vienna, Áo, phát triển đang gây chú ý nhờ khả năng tạo vật thể cực nhỏ với độ sắc nét đáng kinh ngạc. Công nghệ này ứng dụng thuật in đá 2 photon, phương pháp cho phép tia laser định hình vật liệu trực tiếp trong hỗn hợp nhựa lỏng. Thay vì tạo ra những sản phẩm có kích thước thông thường, máy có thể chế tác các hình khối chỉ dài vài trăm nanomét. Để hình dung rõ hơn, một nanomét bằng một phần tỷ mét, nhỏ đến mức mắt người hoàn toàn không thể quan sát trực tiếp. Trong thử nghiệm được giới thiệu, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một chiếc xe đua siêu nhỏ với chiều dài khoảng 285 nanomét. Kích thước đặc biệt này cho thấy máy in không chỉ tạo vật thể nhỏ, mà còn tái hiện được những chi tiết phức tạp ở quy mô nano. Vật liệu sử dụng trong quy trình là một loại hỗn hợp nhựa ở trạng thái lỏng, có khả năng thay đổi hình dạng khi chịu tác động phù hợp từ tia laser. Tia laser tác động vào vật liệu theo cách có kiểm soát, khiến những vùng được chọn nhanh chóng đông cứng và hình thành cấu trúc mong muốn. Nhờ cơ chế đó, máy có thể xây dựng vật thể theo từng phần rất nhỏ, đạt độ chính xác vượt xa nhiều phương pháp in 3D thông thường. Điểm nổi bật nhất của công trình không chỉ nằm ở kích thước sản phẩm, mà còn ở tốc độ vận hành được cải thiện đáng kể. Trước đây, phương pháp này thường tạo vật thể với tốc độ vài milimét mỗi giây, khiến quá trình chế tạo những cấu trúc phức tạp mất nhiều thời gian. Các chuyên gia Áo đã nâng tốc độ lên mức 5 mét mỗi giây, tạo ra bước tiến lớn cho kỹ thuật in nano 3D. Sự thay đổi này đòi hỏi nhóm nghiên cứu phải giải quyết một vấn đề cơ học rất khó, liên quan trực tiếp đến chuyển động của các tấm gương bên trong thiết bị. Những tấm gương liên tục di chuyển để điều khiển hướng tia laser trong suốt quá trình in, vì vậy sai lệch nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến sản phẩm. Jan Torgersen, chuyên gia thuộc Đại học Công nghệ Vienna, cho biết yếu tố then chốt là cải thiện cơ chế di chuyển của các tấm gương. Ở tốc độ cao, việc tăng tốc rồi giảm tốc các tấm gương cần được điều chỉnh cực kỳ chính xác, nếu không tia laser sẽ đi lệch khỏi vị trí dự kiến. Nhóm nghiên cứu phải kiểm soát từng giai đoạn chuyển động, bảo đảm thiết bị vừa hoạt động nhanh vừa giữ được độ chính xác cần thiết. Thành công này chứng minh tốc độ và độ sắc nét không nhất thiết phải đánh đổi hoàn toàn trong quá trình in vật thể nano. Bên cạnh cơ cấu chuyển động, tính chất hóa học của vật liệu cũng giữ vai trò quyết định đối với hiệu quả in. Hỗn hợp nhựa lỏng phải nhanh chóng khô lại và định hình đúng vị trí khi chịu tác động của tia laser, đồng thời hạn chế ảnh hưởng đến những vùng xung quanh. Nếu vật liệu phản ứng quá chậm hoặc không ổn định, các chi tiết nhỏ sẽ dễ biến dạng, khiến sản phẩm mất độ chính xác. Khả năng tạo cấu trúc tinh vi ở quy mô vài trăm nanomét có thể mở ra nhiều hướng ứng dụng mới, trong đó y học được xem là một lĩnh vực đáng chú ý. Công nghệ này còn cho thấy tiềm năng phục vụ những ngành cần chế tạo chi tiết cực nhỏ, dù bài viết chưa đưa ra danh sách ứng dụng cụ thể ngoài y học. Từ một chiếc xe đua dài 285 nanomét, máy in của Đại học Công nghệ Vienna đang cho thấy in 3D có thể tiến sâu hơn nữa vào thế giới nano.