I fasci luminosi creano un nuovo 3D

Un team di ricercatori australiani ha sviluppato un inchiostro che potrebbe essere utilizzato in un concetto di stampa 3D nuovo di zecca, potenzialmente molto più veloce.

Grazie a questa tecnologia, il raggio di luce di un laser attraversa l'inchiostro, eccitando gli atomi sul suo percorso. Alcune molecole cambiano forma quando vengono toccate dalla luce, ma non reagiscono con nulla, per ora. Un secondo raggio di luce, di colore diverso, colpisce l'inchiostro con un'altra angolazione, provocando distorsioni in un diverso insieme di molecole.

Nel punto in cui questi fasci luminosi si intersecano, le due molecole eccitate reagiscono tra loro e diventano solide.

Questa è l’idea che guida la nuova tecnica di stampa 3D.

“Normalmente, in una stampante 3D il getto d’inchiostro si muove in due dimensioni, stampando lentamente uno strato 2D prima di spostarsi verso l’alto per stampare un altro strato sopra”, afferma la dott.ssa Sarah Walden, ricercatrice presso il Centro per la scienza dei materiali della Queensland University of Technology.

"Ma utilizzando questa tecnologia, potresti attivare un intero foglio bidimensionale e stamparlo tutto in una volta."

Questa tecnologia è sul punto di essere immessa sul mercato, ma ci sono alcune cose che la trattengono.

"Queste stampanti a due colori sono in fase di sviluppo solo adesso. Ce n'è una commerciale sul mercato", spiega Walden.

Al momento è difficile trovare sostanze che rispondano a specifiche tonalità di luce e reagiscano tra loro. È qui che entra in gioco la ricerca di Walden e dei suoi colleghi.

"Stiamo producendo inchiostri che potrebbero essere utilizzati in quel tipo di stampa e pensiamo che potrebbe davvero accelerare la velocità con cui stampiamo i materiali in 3D", afferma Walden.

Il team ha appena pubblicato un articolo su Nature Communications che descrive uno di questi inchiostri.

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"Abbiamo provato molte cose che non hanno funzionato, come si fa nella ricerca. È stato fantastico trovare finalmente un sistema che si comporti bene", afferma Walden.

Il sistema funziona manipolando due sostanze: una è un tipo di sostanza chimica chiamata azobenzene e l'altra è un tipo di chetene. Queste due sostanze chimiche non reagiscono tra loro in condizioni tipiche. Ma quando le molecole sono esposte alla luce (luce rossa o verde nel caso dell'azobenzene, luce UV nel caso del chetene) ciascuna cambia forma in una forma che le fa reagire tra loro per formare un composto solido.

Questo trucco fa sì che, in assenza di entrambe le tonalità di luce, non accada nulla alla sostanza, il che significa che può essere utilizzata nei successivi processi di produzione.

"Utilizziamo i colori della luce per trasformarli sostanzialmente nelle loro forme reattive", riassume Walden.

"Ma se non trovano un partner di reazione, tornano semplicemente alla loro forma non reattiva. Quindi, quando spegniamo la luce, non ci sarà alcuna reazione successiva."

I ricercatori inizialmente hanno testato il processo con un laser sintonizzabile nei laboratori QUT, ma poi sono stati in grado di replicarlo con diodi emettitori di luce (LED) disponibili in commercio.

Walden afferma che, finora, la tecnologia è stata utilizzata per realizzare oggetti portatili, proof-of-concept.

"Abbiamo realizzato pochi materiali nel nostro laboratorio, quindi sappiamo che questo processo a due colori funziona", afferma.

Il team interdisciplinare vuole trovare altre sostanze chimiche che possano rispondere alla luce e tra loro in questo modo.

"Si può iniziare a pensare a materiali di tipo biocompatibile con la luce visibile, ma questo è ancora molto lontano", afferma Walden.

Originariamente pubblicato da Cosmos come Una stampante 3D che utilizza raggi di luce incrociati per fissare l'inchiostro

Ellen Phiddian è una giornalista scientifica presso Cosmos. Ha conseguito una laurea (con lode) in chimica e comunicazione della scienza e un master in comunicazione della scienza, entrambi presso l'Australian National University.

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