记者|韩沁珂

多年以来，人们一直在寻求纳米材料和纳米制造领域的突破。

传统制造3D纳米产品，主要利用激光在物体表面蚀刻图案，产生2D纳米结构，再通过逐层叠加来制造3D结构。由于结构过于微小，这一制造方式耗时，且对制造材料也有所限制。

现在，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员发现，可以将现有物体和他们发现的凝胶相结合，在凝胶中“打印”出“大号”物体，再将物体缩小为纳米级精度的3D产品。在此过程中，物体结构不会发生变化。

据MIT官网消息，这项被称为内爆制造（Implosion Fabrication）的工艺，基础是用凝胶打印出的结构支架。这种凝胶采用吸水性极强的聚丙烯酸酯材料制作而成。丙烯酸酯在光、热及引发剂作用下非常容易聚合。

研究人员将支架浸泡在含有荧光素分子的溶液中，在激光的激活下，荧光素分子会附着在支架的特定位置。以该荧光素分子为基础，其他功能材料分子将继续附着沉积，由此构成所需的纳米结构。

最后，通过加入酸性物质，凝胶将出现大幅收缩，由功能材料分子构成的物体体积也得以收缩，缩小幅度可达到原体积的千分之一。相关论文发表在《科学》（Science）杂志上。

论文的主要作者之一Daniel Oran称，利用荧光素分子附着沉积的过程，与冲洗胶卷相片相似，都是将敏感物质暴露于光线下，形成潜在图像，再通过随后附加其他材料将潜在图像发展为真实图像。

该技术可用于创造梯度结构、非连接结构和多材料结构等多种结构。在英国期刊New Scientist网站报道中，麻省理工大学神经技术教授、生物工程与大脑和认知科学副教授Edward Boyden称，内爆制造几乎可以将任何材料变成纳米级的3D形状，包括金属粒子、DNA等。且实现该技术所需的3D打印和激光设备都已相当普及。

换言之，不限材料，不论形状，人类可以创造任何纳米级精度的3D物体。

研究人员表示，该技术有望在光学领域实现最先应用。例如制造光学透镜等光学仪器，或手机摄像头、显微镜及内窥镜等小型高性能镜头。纳米级电子器件或机器人领域也有潜在应用空间。

这一新技术的灵感来自于膨胀显微技术（Expansion Microscopy）。膨胀显微技术被普遍用于脑组织成像，通过将组织嵌入凝胶使其膨胀，实现普通显微镜下的高分辨率成像。

内爆制造正是膨胀显微技术的逆反应，先制造出嵌入膨胀凝胶的大尺寸物体，然后将其缩小到纳米尺度。

据CNN报道，Oran从2014年开始进行内爆制造技术的研究。在研究室外，他还是一个摄影爱好者。

目前，研究人员已经可以创建体积约为1立方毫米的物体，图像分辨率为50纳米。创建体积越大，分辨率也会相应提高，色彩和线条更多，物体也就越精致。若创建约1立方厘米的物体，其可达到约500纳米的分辨率。随着工艺水平的完善，图像分辨率或得到进一步提升。

“内爆制造将极大地拓展我们对于纳米制造的认知边界。”Edward Boyden表示。