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《漫威》「蚁人」的能力即将不再是科幻电影内容!MIT的这项最



    科学加速,科幻成真也在加速。

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    漫威世界中,蚁人是蚂蚁大小的超级英雄,靠一件「变身服」,人类就能在更微观的世界里大干一场。

    现在,类似的科幻想象,被MIT变成现实。

    小小小,千分之一

    但美国麻省理工学院(MIT)的新研究,并不是靠一件神奇皮衣。

    而是更科学的方法,先造一个相对大的,然后再等比例缩小,直至奈米级精度,最后透过3D列印带到世间。

    在刚刚披露的研究结果中,MIT科学家们将此技术称为内爆製造(implosion fabrication)。当前,可以实现原始体积千分之一地缩小。

    不限材料,不限形状,人类终于可以创造任何奈米级精度的3D物体。

    比如说这个结构:

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    而且,这种方法还适用于多种材料,比如金属、量子点、DNA全都可以。

    要知道,以前要用3D列印分层製造奈米级结构,仅限于平面结构或者金字塔之类的简单几何形状,上图这样的形状,複杂度显然进入了另一个层次。

    「通过这种方法,几乎可以将任何材料变成奈米级的3D形状」,麻省理工学院神经技术教授、生物工程与大脑和认知科学副教授Edward Boyden说。

    《漫威》「蚁人」的能力即将不再是科幻电影内容!MIT的这项最

    △Edward Boyden

    利用这项新技术,人类就可以使用雷射塑造任意形状和结构的聚合物支架。把其他材料附着到支架上之后,再将其收缩,由此产生的结构仅为原始体积的千分之一。

    应用前景也极具想象力。

    MIT科学家说,这种微小结构,可以应用于光学、医学和机器人等领域。

    而且更令人兴奋的是,该技术使用的设备已经存在于许多生物学和材料学实验室。所以很多科学家都可以进行尝试。

    这真真推开了一个新世界大门啊。

    你可以想象,假如我们能够打造一个「脑虫」大小的机器人,再加以AI等软体能力,大脑世界和诸多脑疾病,可能就会被向前推进一大步。

    或许不用等到下一个世纪,我们人类就能在探索星辰大海的同时,也可以把原子量子世界看得清楚。

    还值得注意的是,这项研究的参与者中,就有脑科学和癌症研究的科学家。

    这项新研究的论文,也已经发表在12月13日出版的《科学》杂誌上。

    Boyden教授之外,另一位资深作者是MIT媒体实验室研究员Adam Marblestone。

    而该论文的第一作者,则是研究生Samuel Rodriques和Daniel Oran.

    《漫威》「蚁人」的能力即将不再是科幻电影内容!MIT的这项最内爆製造

    那这项技术背后究竟是什幺样的原理?

    Boyden和他的学生採用了一种脑组织高解析度成像技术。

    这种技术被称为扩增显微镜。需要将组织嵌入水凝胶中然后使其膨胀,这样就能使用常规显微镜进行高解析度成像。

    研究人员先製作大尺寸的物体,将其嵌入膨胀的水凝胶中,然后再缩小到奈米级别,这种方法称为「内爆製造」。

    这个高膨胀的材料是一种吸水性很强的材料——由尿布中常见的聚丙烯酸酯製成的。

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    通过这种方式,内爆製造可以创造各种结构,包括渐变形态、无连接结构和多材料图案。

    一旦所需分子附着到正确的位置,研究人员就会通过添加酸来收缩整个结构。酸阻断聚丙烯酸酯凝胶中的负电荷,使它们不再相互排斥,导致凝胶收缩。

    使用这种技术,研究人员可以将物体的每个维度缩小10倍——整体体积就缩小到了原先的1/1000。之后,材料在收缩时,就会变成緻密的固体。

    目前,研究人员可以创建体积大约为1立方毫米的物体,图案解析度为50奈米。

    《漫威》「蚁人」的能力即将不再是科幻电影内容!MIT的这项最打开新世界

    麻省理工学院的团队现在正在探索这项技术的潜在应用,研究人员表示,这项技术还可以为手机摄像头、显微镜或内窥镜等应用製造更小、更好的镜头。

    「你可以做各种各样的事情」,Boyden说。现在就可以在许多生物实验室找到雷射设备,能扫描图案,然后沉积金属、半导体或DNA,再将其收缩。

    有意思的是,他们还用这种技术製造了一幅超小型的爱丽丝漫游仙境版画。方法依然是先製造、再缩小:

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    MIT的新方法能在凝胶支架内列印各种材料,金属、半导体都包含在内。即便离「变大变小」的原子战衣幻想还非常遥远,但人类又在微观科学世界中,迈出了一大步。