p Técnicas de manufatura aditiva com precisão atômica podem um dia criar materiais com flexibilidade de Legos e tenacidade Terminator, de acordo com pesquisadores do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia. p Em um artigo de revisão publicado em ACS Nano , Olga Ovchinnikova e colegas fornecem uma visão geral dos caminhos existentes para materiais 3-D, mas o objetivo final é criar e personalizar o material em escala atômica. O material seria montado átomo por átomo, muito parecido com as crianças podem usar Legos para construir um carro ou castelo tijolo por tijolo. Este conceito, conhecido como assunto dirigido, poderia levar a materiais e produtos virtualmente perfeitos porque muitas limitações das técnicas convencionais de fabricação seriam eliminadas.

p "Ser capaz de montar a matéria átomo por átomo em 3-D nos permitirá projetar materiais que são mais fortes e mais leves, mais robusto em ambientes extremos e fornecer soluções econômicas para energia, química e informática, "Ovchinnikova disse.

p Fundamentalmente, matéria direcionada elimina a necessidade de remover material indesejado por litografia, gravura ou outros métodos tradicionais. Esses processos têm servido bem à sociedade, pesquisadores notaram, mas a próxima geração de materiais e produtos exige uma nova abordagem.

p "Para a grande maioria da história registrada, a transformação do material foi limitada a objetos visíveis a olho nu e padronizados usando ferramentas manuais, "escreveram os pesquisadores." Podemos admirar a destreza da escrita do grão de arroz, ou gravações finas em uma lâmina de espada valiosa, mas apenas duas a três ordens de magnitude separam essas obras-primas da tecnologia da Idade da Pedra. "

p Agora, com a capacidade de direcionar a matéria com precisão atômica, a recompensa pode ser computadores quânticos, telefones celulares com mais armazenamento de dados e intervalos mais longos entre carregamentos, células solares de maior eficiência, e materiais leves mais fortes e mais baratos.

p "Na verdade, é difícil prever onde isso pode chegar e como essa tecnologia pode mudar nossas vidas, mas pretendemos descobrir, "Ovchinnikova disse.

p Usando computação e modelagem, pesquisadores podem conceber com precisão, prever, criar e controlar as propriedades elétricas e outras propriedades de um material, em vez de comprometer. O autor principal Stephen Jesse observou que a abordagem da matéria dirigida se baseia em décadas de pesquisa e usa instrumentos originalmente projetados para examinar materiais para fabricar novos com resolução de recursos abaixo de 10 nanômetros (10 bilionésimos de um metro).

p Por exemplo, o microscópio eletrônico de transmissão, desenvolvido na década de 1930, permitiu a imagem de átomo único, imagem de deformação química e mapeamento estrutural em nível de picômetro. Desde a sua criação, Contudo, a interação do feixe de matéria teve que ser gerenciada para evitar "danos ao feixe, "um obstáculo aos estudos fundamentais, disseram os pesquisadores.

p "Contudo, esta interação, combinada com imagens de elétron - e recentemente de íon - a microscopia pode ser usada como base para uma próxima geração de ferramentas de nanofabricação, "Jesse disse.

p O artigo fornece resumos de várias outras alternativas para a fabricação atomicamente precisa de materiais 3-D com base em feixes de elétrons e íons, incluindo processamento induzido por feixe de elétrons focado a partir de precursores de gás e precursores líquidos.