密歇根大学研究人员的一项研究表明，螺旋金属纳米粒子的新制造工艺提供了一种更简单、更便宜的方法来快速生产生物医学和光学设备必需的材料。

密歇根大学欧文·朗缪尔杰出大学化学科学与工程教授、该研究的共同通讯作者尼古拉斯·科托夫(NicholasKotov)表示：“我们的动力之一是大幅简化复杂材料的制造，这些材料代表了许多当前技术的瓶颈。”美国国家科学院院刊。

手性表面——意味着表面缺乏镜像对称性(例如，左手和右手)——能够在纳米级弯曲光线，因此市场需求量很大。这项新研究展示了一种通过3D打印纳米级螺旋“森林”来制造它们的方法。将螺旋轴与光束对齐会产生强烈的旋光性，从而使手性能够在健康和信息技术中得到利用，而手性在这方面很常见。

等离子体金属的手性表面更加理想，因为它们可以产生一大类非常灵敏的生物探测器。例如，它们可以检测由危险的耐药细菌、突变蛋白质或DNA产生的特定生物分子，这有助于开发靶向疗法。这些材料还提供了推进信息技术的潜力，通过利用光与电子系统(即光纤电缆)的相互作用来创造更大的数据存储容量和更快的处理速度。

尽管这些由直立螺旋制成的特殊3D结构表面非常需要，但制造它们的传统方法复杂、昂贵，并且会产生大量浪费。

最常见的是，这些材料是使用高度专业化的硬件制成的，例如双光子3D光刻或离子/电子束诱导沉积，仅在少数高端设施中可用。尽管准确，但这些方法涉及在低压或高温条件下耗时的多步骤处理。

3D打印已被建议作为替代方案，但现有的3D打印技术不允许纳米级分辨率。作为解决方案，密歇根大学研究团队开发了一种方法，使用螺旋光束产生具有特定旋向和螺距的纳米级螺旋。

“使用廉价的中功率激光器可以在几分钟内产生厘米级的手性等离子体表面。看到这些螺旋森林的生长速度真是令人惊讶，”科托夫说。

利用螺旋光3D打印螺旋结构是基于大约10年前在UM发现的光到物质的手性转移。

利用银盐水溶液进行单步、无掩模、直写打印提供了纳米光刻的替代方案，同时推进了3D增材制造。光驱动金属螺旋打印的加工简单性、高偏振旋转和精细空间分辨率将大大加速下一代光学芯片复杂纳米级结构的制备。

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