La Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) y sus colaboradores de investigación han demostrado con éxito la impresión en cuatro dimensiones (4-D) de polímeros con memoria de forma en dimensiones submicrónicas que son comparables a la longitud de onda de la luz visible. Este novedoso desarrollo ha permitido a los investigadores explorar ahora nuevas aplicaciones en el campo de la nanofotónica.

La impresión 4-D permite que las estructuras impresas en 3D cambien sus configuraciones con el tiempo y se utiliza en una amplia variedad de campos, como la robótica suave, electrónica flexible, y dispositivos médicos.

Diferentes materiales como hidrogeles, elastómeros de cristal líquido y nanopartículas magnéticas incrustadas resiste junto con los métodos de impresión correspondientes como escritura de tinta directa (DIW), Polyjet, La litografía y estereolitografía (SLA) con procesamiento de luz digital (DLP) se han desarrollado para la impresión 4-D. Sin embargo, Los desafíos de material y patrones inherentes a estos métodos limitan la resolución de la impresión 4-D a ~ 10 μm en el mejor de los casos.

Para mejorar la resolución de la impresión 4-D, el equipo de investigación desarrolló un fotorresistente de polímero con memoria de forma (SMP) adecuado para la litografía de polimerización de dos fotones (TPL). Integrando esta resistencia recientemente desarrollada con TPL, investigaron la impresión 4-D submicrométrica de SMP a cuya escala las estructuras impresas pueden interactuar fuertemente con la luz visible. Programando con presión y calor, las estructuras submicrónicas pueden cambiar entre estados incoloros y coloridos (ver imagen).

"Es notable que estas nanoestructuras impresas en 3-D sean capaces de recuperar sus formas y color estructural después de haber sido aplanadas mecánicamente en un incoloro, estado transparente. Esta nueva resistencia que hemos creado permite que se impriman estructuras realmente finas al tiempo que conserva sus propiedades como polímero con memoria de forma. "dijo el profesor asociado Joel K. W. Yang, investigador principal del equipo del SUTD.

"Al caracterizar el fotorresistente, imprimimos los SMP con ~ 300 nm de medio tono. La resolución es un orden de magnitud más alta que los métodos tradicionales de impresión de alta resolución como DLP y SLA. Las dimensiones de las estructuras se pueden controlar convenientemente variando los parámetros de impresión como la potencia del láser, velocidad de escritura y altura nominal, "agregó Wang Zhang, primer autor y Ph.D. estudiante del SUTD.