Muchas técnicas de medición, como la espectroscopia, Benefíciese de la capacidad de dividir un solo haz de luz en dos para medir los cambios en uno de ellos. El dispositivo crucial que separa el haz es el divisor de haz. Estos se han limitado principalmente a haces de luz, donde se usa simplemente un vidrio parcialmente reflectante.

Los científicos de EPFL ahora han desarrollado un dispositivo similar para dividir haces de moléculas, donde se utilizan electrodos de alto voltaje para controlar el movimiento de las moléculas dentro de un vacío. Los electrodos se construyen mediante un método innovador que combina impresión 3D y galvanoplastia para la fabricación de estructuras metálicas complejas. El mismo enfoque también se puede utilizar en una amplia gama de otros experimentos. El nuevo método se publica en Revisión física aplicada y supera los problemas de fabricación anteriores abriendo así nuevas vías.

Sean Gordon y Andreas Osterwalder del Instituto de Ciencias Químicas e Ingeniería de EPFL, desarrolló el nuevo método de fabricación, y lo demostró construyendo la complicada combinación de electrodos necesarios para guiar y dividir haces de moléculas. El método de producción no solo permite realizar formas complejas, sino que además, acelera la producción en un factor de 50-100.

La técnica comienza imprimiendo en 3D una pieza de plástico y luego galvanizando una capa de metal de 10 μm de espesor sobre ella. La galvanoplastia es una técnica establecida en varias ramas de la industria como la industria del automóvil, fabricación de joyas, o plomería. Generalmente usa electrólisis para recubrir un material conductor con una capa metálica. "pero el enchapado de piezas impresas no se ha realizado antes en el contexto de aplicaciones científicas, "dice Andreas Osterwalder.

Para hacer que las piezas de plástico impresas sean conductoras y, por lo tanto, aptas para la galvanoplastia, Primero fueron tratados previamente mediante un procedimiento especial desarrollado por la empresa Galvotec cerca de Zúrich. Una vez aplicada la primera capa conductora, las piezas podían tratarse como si fueran metálicas. El primer paso se puede aplicar selectivamente a ciertas regiones de la pieza impresa, de modo que el dispositivo final contiene algunas áreas que son metálicas y conductoras mientras que otras permanecen aislantes.

Este proceso permitió a los investigadores construir dos electrodos de alto voltaje eléctricamente independientes a partir de una sola pieza de plástico impresa y con la geometría correcta para la división del haz. Mientras tanto, el procedimiento permite una elección casi libre del metal de recubrimiento, incluidos algunos que serían muy difíciles de mecanizar.

Este enfoque también produjo superficies que no tienen arañazos, huecos o abrasiones. El divisor de haz molecular utilizado para probar el nuevo método es una estructura basada en electrodos muy complejos que requieren propiedades de superficie impecables y alineación de alta precisión. "Todo lo cual es gratuito cuando se utiliza el enfoque de impresión 3D, "dice Andreas Osterwalder.

Junto con el costo, El nuevo método de impresión 3D / galvanoplastia también reduce drásticamente el tiempo de producción:la fabricación tradicional de tales estructuras a menudo puede llevar varios meses. Pero en el estudio de EPFL, todos los componentes se imprimieron en 48 horas y la galvanoplastia solo tomó un día. El tiempo más corto permite una rotación muy rápida y más flexibilidad en el desarrollo y prueba de nuevos componentes.

Finalmente, La impresión 3D utiliza un flujo de trabajo completamente digital:los electrodos se imprimen directamente desde una computadora y no requieren entrada manual. Esto significa que se puede reproducir una réplica exacta de una configuración experimental completa en cualquier lugar simplemente transfiriendo un archivo de computadora.

El nuevo método de fabricación destaca el enorme potencial que tienen las impresoras 3D para la investigación fundamental, en una variedad de áreas de investigación. Demuestra especialmente que ahora podemos producir rápidamente piezas eléctricamente conductoras químicamente robustas con alta precisión y a bajo costo, ya que la impresión 3D es prácticamente ilimitada en términos de diseño y geometría de estructuras.