位于田納西州的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）以3D打印大型物體而聞名，例如成為吉尼斯世界紀(jì)錄的飛機(jī)部分以及在芝加哥IMTS期間展示的3D打印車輛。

但現(xiàn)在，ORNL的工作似乎轉(zhuǎn)為了大規(guī)模制造的另一端。實(shí)驗(yàn)室開發(fā)3D打印的納米結(jié)構(gòu)，其規(guī)模甚至小于細(xì)菌。

ORNL研究員Philip D. Rack和Jason D. Fowlkes與奧地利格拉茨電子顯微鏡中心的Robert Winkler和Harald Plank，以及來自田納西大學(xué)Michael G. Stanford的Brett B. Lewis共同合作。他們的完整論文已經(jīng)發(fā)布在ACS NANO上。

使用聚焦電子束誘導(dǎo)沉積（FEBID）進(jìn)行3D打印，電子束用于納米級制造，以提供精確控制。在這種情況下，電子束通過使氣體分子在受控表面上反應(yīng)，用于制造復(fù)雜的三維形狀。

FEBID是一種直接寫入的制造方法，涉及計(jì)算機(jī)輔助3D模擬和3D設(shè)計(jì)（CAD）。通過模擬，研究人員能夠預(yù)測移動(dòng)電子束所需的度數(shù)，以創(chuàng)建所需的幾何形狀。

在解釋了2D仿真方法如何不足以創(chuàng)建3D結(jié)構(gòu)之后，成功的網(wǎng)格構(gòu)造證實(shí)了3D仿真對于FEBID是必要的。該發(fā)現(xiàn)還確認(rèn)了通過使用更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)可以改進(jìn)該過程的速度。對這樣小規(guī)模的計(jì)算是非常復(fù)雜的，有時(shí)是慢速模擬。

多光子光刻是研究人員用來制造3D納米結(jié)構(gòu)的另一種技術(shù)。使用光敏樹脂材料，研究人員在鉛筆尖上制造了一座城堡。

納米制造可以開發(fā)先進(jìn)的超材料和光電子。

超材料是具有自然界中通常不存在的性質(zhì)的材料。例如，陶瓷納米，其可以在被壓扁之后返回到其原始形狀。陶瓷納米可以用于融合和固定骨折。

光電子是控制光的電子器件。例如，用于寬帶互聯(lián)網(wǎng)的光纖電纜。將納米材料應(yīng)用于光纖寬帶可以幫助提供更高速的互聯(lián)網(wǎng)接入。

延伸閱讀：ORNL和AMS獲500萬美元投資 將共同開發(fā)金屬3D打印合金粉末材料