La micro / nanofabricación 3-D es la clave para construir una gran variedad de materiales a micro / nanoescala, estructuras, dispositivos, y sistemas con propiedades únicas que no se manifiestan en sus contrapartes planas bidimensionales. Recientemente, Los científicos han explorado algunas estrategias de fabricación tridimensionales muy diferentes, como el kirigami y el origami, que utilizan la ciencia de cortar y doblar materiales / estructuras bidimensionales para crear formas tridimensionales versátiles. Estas nuevas metodologías permiten transformaciones continuas y directas de 2-D-a-3-D a través del plegado, doblar y torcer, con lo cual el espacio ocupado puede variar "no lineal" en varios órdenes de magnitud en comparación con las fabricaciones tridimensionales convencionales. Más importante, Estas técnicas de kirigami / origami de nuevo concepto brindan un grado adicional de libertad para crear microgeometrías / nanogeometrías tridimensionales sin precedentes más allá de los diseños imaginables de fabricación sustractiva y aditiva convencional.

En un nuevo artículo publicado en Luz:ciencia y aplicaciones , Los científicos chinos del Instituto de Tecnología de Beijing y la Universidad de Tecnología del Sur de China hicieron una revisión exhaustiva de algunos de los últimos avances en kirigami / origami en micro / nanoescala. Con el objetivo de desplegar este nuevo régimen de micro / nanofabricación 3D avanzada, introdujeron y discutieron varios estímulos de kirigami / origami, incluida la fuerza capilar, estrés residual, estres mecanico, fuerza de respuesta y estrés inducido por irradiación de haz de iones enfocado, y sus principios de funcionamiento en la región de micro y nanoescala. El nano-kirigami basado en haces de iones enfocados, como un ejemplo destacado acuñado en 2018 por el equipo, se destacó particularmente como una técnica de transformación instantánea y directa de 2-D-a-3-D. En este método, el haz de iones enfocado se empleó para cortar los nanopatrones 2-D como "cuchillos / tijeras" y gradualmente "tirar" de los nanopatrones en formas complejas de 3-D como "manos". Al utilizar la tensión guiada por la topografía dentro de los nanopatrones, transformaciones de formas tridimensionales versátiles como el pandeo hacia arriba, flexión hacia abajo, Se lograron con precisión la rotación y torsión complejas de las nanoestructuras.

Como se discutió en esta revisión, las geometrías a micro / nanoescala sin precedentes creadas por kirigami / origami han generado un gran potencial para la remodelación de materiales 2-D, así como en biológico, óptico, y aplicaciones reconfigurables. Es más, Transformaciones tridimensionales de materiales bidimensionales emergentes (como el grafeno, MoS2, MoS2, WSe2 y PtSe2), por ejemplo, se introdujeron brevemente y se descubrieron las nuevas propiedades eléctricas y mecánicas asociadas.

"El kirigami / origami avanzado proporciona un enfoque de fácil acceso para la modulación de mecánica, eléctrico, propiedades magnéticas y ópticas de materiales existentes, con notable flexibilidad, diversidad, funcionalidad generalidad y reconfigurabilidad ", ellos dijeron. "Estas características clave diferencian claramente el kirigami / origami fácil de otras complicadas técnicas de nanofabricación en 3D, y hacer que esta nueva técnica de paradigma sea única y prometedora para resolver muchos problemas difíciles en aplicaciones prácticas de micro / nano-dispositivos ".

Es más, discutieron los desafíos actuales en la micro / nanofabricación 3-D basada en kirigami / origami, como las limitadas estrategias de estímulos y reconfiguraciones, y las dificultades en la integración en chip y a gran escala. "Cuando se superan estos desafíos y se adoptan plenamente las ventajas, "ellos imaginaron, "El kirigami / origami a micro / nanoescala innovará en gran medida el régimen de micro / nanofabricación 3-D. Se pueden lograr características físicas sin precedentes y amplias aplicaciones funcionales en amplias áreas de la óptica, física, biología, química e ingeniería. Estas tecnologías de nuevo concepto, con prototipos revolucionarios, podría proporcionar soluciones útiles para nuevos sistemas LIDAR / LADAR, moduladores de luz espacial de alta resolución, reconfiguraciones ópticas integradas, sensores biomédicos ultrasensibles, diagnóstico biomédico en chip y los sistemas nano-opto-electro-mecánicos emergentes ".