Insinyur material di Universitas Stanford telah menghasilkan puluhan ribu nanopartikel yang sulit dibuat dengan menggunakan proses pencetakan 3D yang telah lama dianggap dapat menghasilkan material baru yang menjanjikan yang dapat berubah bentuk dengan cepat.
Bentuk nanopartikel sangat penting untuk sifat material yang dihasilkan. Wendy Gu, asisten profesor teknik mesin, dan timnya menggunakan teknik pencetakan nano 3D untuk menghasilkan puluhan ribu nanopartikel kompleks yang dapat mengatur dirinya sendiri ke dalam struktur kristal yang berbeda. Kemampuan untuk beralih dengan cepat antar kondisi dengan mengatur ulang partikel menjadi pola geometris baru ini mirip dengan proses penataan ulang atom yang mengubah besi menjadi baja yang dikeraskan, dan dapat diterapkan di banyak bidang teknik.
“Kristal yang terbuat dari bantalan bola nano akan mengatur diri mereka sendiri secara berbeda dari kristal yang terbuat dari dadu nano dan pengaturan ini akan menghasilkan sifat fisik yang sangat berbeda,” kata Wendy Gu, asisten profesor teknik mesin di Universitas Stanford, memperkenalkan makalah terbarunya yang muncul di jurnal Nature Communications. “Kami telah menggunakan teknik pencetakan nano 3D untuk menghasilkan salah satu bentuk yang paling menjanjikan yang pernah ada – tetrahedron terpotong Archimedean. Tetrahedron tersebut adalah tetrahedron berskala mikron dengan ujung yang terpotong.”
Secara khusus, tetrahedra terpotong Archimedean membentuk dua struktur geometris penting: pola heksagonal, di mana tetrahedra terletak rata pada substrat, dan struktur kuasi-berlian, yang dianggap sebagai “Cawan Suci” dalam fotonik dan berpotensi membuka arah ilmiah baru.
“Dengan pencetakan nano 3D, kita dapat membuat hampir semua bentuk yang kita inginkan. Kami dapat mengontrol bentuk partikel dengan sangat hati-hati,” jelas Gu. “Bentuk khusus ini telah diprediksi oleh simulasi untuk membentuk struktur yang sangat menarik. Ketika Anda dapat mengemasnya dengan berbagai cara, maka akan menghasilkan sifat fisik yang berharga.”
Material masa depan yang terbuat dari partikel cetak 3D ini dapat dengan cepat direstrukturisasi dengan menerapkan medan magnet, arus listrik, panas, atau metode lainnya, memungkinkan aplikasi mulai dari pelapis yang dapat menyelaraskan sendiri untuk panel surya hingga jenis memori baru untuk komputer.
“Saat ini, kami sedang berupaya membuat partikel-partikel ini menjadi magnetis untuk mengontrol perilaku mereka,” kata Gu tentang penelitian terbarunya yang sedang berlangsung menggunakan nanopartikel tetrahedron terpotong Archimedean dengan cara-cara baru. “Kemungkinannya baru saja mulai dieksplorasi.”
Penelitian ini, yang didukung oleh National Science Foundation dan Stanford Graduate Fellowship, menunjukkan potensi besar dari teknologi pencetakan nano 3D dan meletakkan dasar untuk inovasi masa depan dalam ilmu material dan seterusnya.
