A Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD) e seus colaboradores de pesquisa demonstraram com sucesso a impressão quadridimensional (4-D) de polímeros com memória de forma em dimensões submicrônicas que são comparáveis ​​ao comprimento de onda da luz visível. Este novo desenvolvimento permitiu aos pesquisadores explorar novas aplicações no campo da nanofotônica.

A impressão 4-D permite que estruturas impressas em 3-D mudem suas configurações ao longo do tempo e é usada em uma ampla variedade de campos, como robótica suave, eletrônica flexível, e dispositivos médicos.

Diferentes materiais, como hidrogéis, elastômeros de cristal líquido e nanopartículas magnéticas incorporados resiste junto com métodos de impressão correspondentes, como Direct Ink Writing (DIW), Polyjet, A litografia e a estereolitografia (SLA) de processamento digital de luz (DLP) foram desenvolvidas para impressão 4-D. Contudo, os desafios de material e padronização inerentes a esses métodos limitam a resolução da impressão 4-D a ~ 10 μm, na melhor das hipóteses.

Para melhorar a resolução da impressão 4-D, a equipe de pesquisa desenvolveu um fotoresiste de polímero com memória de forma (SMP) adequado para litografia de polimerização de dois fótons (TPL). Integrando este resistir recém-desenvolvido com TPL, eles investigaram a impressão submicron 4-D de SMPs em que escala as estruturas impressas podem interagir fortemente com a luz visível. Ao programar com pressão e calor, as estruturas submicrônicas podem alternar entre os estados incolor e colorido (veja a imagem).

"É notável que essas nanoestruturas impressas em 3-D sejam capazes de recuperar suas formas e cores estruturais depois de serem mecanicamente achatadas em um incolor, estado transparente. Esta nova resistência que criamos permite que estruturas realmente finas sejam impressas, ao mesmo tempo que mantém suas propriedades como um polímero com memória de forma, "disse o professor associado Joel K. W. Yang, investigador principal da equipe do SUTD.

“Ao caracterizar o fotorresiste, imprimimos os SMPs com meio tom de ~ 300 nm. A resolução é uma ordem de magnitude maior do que os métodos tradicionais de impressão de alta resolução, como DLP e SLA. As dimensões das estruturas podem ser convenientemente controladas variando os parâmetros de impressão, como potência do laser, velocidade de gravação e altura nominal, "acrescentou Wang Zhang, primeiro autor e Ph.D. estudante do SUTD.