Shrinking problems in 3D printing Although a range of materials can now be fabricated using additive manufacturing techniques, these usually involve assembly of a series of stacked layers, which restricts three-dimensional (3D) geometry. Oran et al. developed a method to print a range of materials, including metals and semiconductors, inside a gel scaffold (see the Perspective by Long and Williams). When the hydrogels were dehydrated, they shrunk 10-fold, which pushed the feature sizes down to the nanoscale. Science, this issue p. 1281; see also p. 1244 Direct writing of nanoscale 3D structures of metals and semiconductors operates with no geometry limitations. Lithographic nanofabrication is often limited to successive fabrication of two-dimensional (2D) layers. We present a strategy for the direct assembly of 3D nanomaterials consisting of metals, semiconductors, and biomolecules arranged in virtually any 3D geometry. We used hydrogels as scaffolds for volumetric deposition of materials at defined points in space. We then optically patterned these scaffolds in three dimensions, attached one or more functional materials, and then shrank and dehydrated them in a controlled way to achieve nanoscale feature sizes in a solid substrate. We demonstrate that our process, Implosion Fabrication (ImpFab), can directly write highly conductive, 3D silver nanostructures within an acrylic scaffold via volumetric silver deposition. Using ImpFab, we achieve resolutions in the tens of nanometers and complex, non–self-supporting 3D geometries of interest for optical metamaterials.

中文翻译：

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通过体积沉积和图案化支架的受控收缩进行 3D 纳米制造

3D 打印中的收缩问题虽然现在可以使用增材制造技术制造一系列材料，但这些通常涉及一系列堆叠层的组装，这限制了三维 (3D) 几何形状。奥兰等人。开发了一种在凝胶支架内打印一系列材料的方法，包括金属和半导体（参见 Long 和 Williams 的观点）。当水凝胶脱水时，它们会缩小 10 倍，从而将特征尺寸缩小到纳米级。科学，这个问题 p。第1281章 另见第。1244 金属和半导体纳米级 3D 结构的直接写入操作不受几何限制。光刻纳米制造通常仅限于二维 (2D) 层的连续制造。我们提出了一种直接组装 3D 纳米材料的策略，该材料由几乎以任何 3D 几何形状排列的金属、半导体和生物分子组成。我们使用水凝胶作为支架，在空间中的定义点进行材料的体积沉积。然后我们在三个维度上对这些支架进行光学图案化，连接一种或多种功能材料，然后以受控方式将它们收缩和脱水，以在固体基板中实现纳米级特征尺寸。我们证明了我们的内爆制造 (ImpFab) 工艺可以通过体积银沉积直接在丙烯酸支架内写入高导电性的 3D 银纳米结构。使用 ImpFab，我们实现了数十纳米的分辨率和对光学超材料感兴趣的复杂、非自支撑 3D 几何形状。和生物分子排列在几乎任何 3D 几何形状中。我们使用水凝胶作为支架，在空间中的定义点进行材料的体积沉积。然后我们在三个维度上对这些支架进行光学图案化，连接一种或多种功能材料，然后以受控方式将它们收缩和脱水，以在固体基板中实现纳米级特征尺寸。我们证明了我们的内爆制造 (ImpFab) 工艺可以通过体积银沉积直接在丙烯酸支架内写入高导电性的 3D 银纳米结构。使用 ImpFab，我们实现了数十纳米的分辨率和对光学超材料感兴趣的复杂、非自支撑 3D 几何形状。和生物分子排列在几乎任何 3D 几何形状中。我们使用水凝胶作为支架，在空间中的定义点进行材料的体积沉积。然后我们在三个维度上对这些支架进行光学图案化，连接一种或多种功能材料，然后以受控方式将它们收缩和脱水，以在固体基板中实现纳米级特征尺寸。我们证明了我们的内爆制造 (ImpFab) 工艺可以通过体积银沉积直接在丙烯酸支架内写入高导电性的 3D 银纳米结构。使用 ImpFab，我们实现了数十纳米的分辨率和对光学超材料感兴趣的复杂、非自支撑 3D 几何形状。然后我们在三个维度上对这些支架进行光学图案化，连接一种或多种功能材料，然后以受控方式将它们收缩和脱水，以在固体基板中实现纳米级特征尺寸。我们证明了我们的内爆制造 (ImpFab) 工艺可以通过体积银沉积直接在丙烯酸支架内写入高导电性的 3D 银纳米结构。使用 ImpFab，我们实现了数十纳米的分辨率和对光学超材料感兴趣的复杂、非自支撑 3D 几何形状。然后我们在三个维度上对这些支架进行光学图案化，连接一种或多种功能材料，然后以受控方式将它们收缩和脱水，以在固体基板中实现纳米级特征尺寸。我们证明了我们的内爆制造 (ImpFab) 工艺可以通过体积银沉积直接在丙烯酸支架内写入高导电性的 3D 银纳米结构。使用 ImpFab，我们实现了数十纳米的分辨率和对光学超材料感兴趣的复杂、非自支撑 3D 几何形状。可以通过体积银沉积直接在丙烯酸支架内写入高导电性的 3D 银纳米结构。使用 ImpFab，我们实现了数十纳米的分辨率和对光学超材料感兴趣的复杂、非自支撑 3D 几何形状。可以通过体积银沉积直接在丙烯酸支架内写入高导电性的 3D 银纳米结构。使用 ImpFab，我们实现了数十纳米的分辨率和对光学超材料感兴趣的复杂、非自支撑 3D 几何形状。