La stampa 3D è un’opzione che si sta facendo strada nel mondo tecnologico. Si parla di oggetti che si possono toccare, prototipi, componenti più o meno complessi che nascono strato dopo strato. Eppure, lontano da tale immaginario ormai familiare, esiste una versione molto più estrema della stampa tridimensionale, che lavora su dimensioni minuscole, al limite di ciò che è visibile. In laboratorio, la stampa 3D diventa uno strumento per costruire strutture microscopiche, con un livello di precisione tale da superare quello di molte tecniche tradizionali di microfabbricazione. Per anni, però, tale campo ha vissuto con una scelta quasi obbligata. La two-photon polymerization è stata la soluzione di riferimento, una tecnica che permette di realizzare geometrie tridimensionali sottili. Il suo punto di forza è sempre stato anche il suo limite: funzionava bene, ma solo con determinati materiali, quasi solo polimeri. Una restrizione che, col tempo, è diventata sempre più pesante.
Nuova evoluzione per la stampa 3D microscopica: ecco cosa cambia
Negli ultimi tempi, però, qualcosa sta cambiando. Il lavoro congiunto del Max Planck Institute for Intelligent Systems e della National University of Singapore ha aperto una strada nuova. Quest’ultima aggira proprio quel collo di bottiglia. Invece di cercare di adattare i materiali alle tecniche esistenti, i ricercatori hanno fatto il contrario, ripensando il processo di costruzione alla radice. Il risultato è un metodo basato sull’assemblaggio optofluidico, che sfrutta in modo raffinato l’interazione tra luce, fluido e particelle microscopiche.
Le particelle del materiale desiderato vengono disperse in un liquido e poi “guidate” da un laser a femtosecondi. Quest’ultimo non agisce come uno strumento di taglio o di scrittura diretta. Crea invece una variazione di temperatura estremamente localizzata, sufficiente a mettere in movimento il fluido circostante. È tale micro-movimento controllato a spingere le particelle verso un modello polimerico preesistente, un guscio con una piccola apertura che funge da stampo.
Man mano che il processo procede, le particelle si accumulano all’interno dello stampo, riempiendolo fino a formare una struttura solida. Il modello polimerico può avere qualsiasi forma, dalle geometrie più semplici a quelle più irregolari e complesse. Una volta completato il lavoro viene rimosso. Ciò che resta è un oggetto tridimensionale microscopico, composto interamente dal materiale scelto. A mantenerlo stabile non sono reazioni chimiche, ma le forze di Van der Waals, che su queste scale diventano efficaci.