Ученые научились создавать с помощью 3D-принтера детали, которые при смачивании самопроизвольно собираются в заранее рассчитанные узоры. Описание метода опубликовано в препринте, кратко о нем пишет блог Technology Review.
Самопроизвольная сборка деталей напоминает магнитный конструктор: каждый из элементов имеет два типа противоположных «полюсов», которые отталкиваются или притягиваются. В качестве полюсов в данном случае выступают поверхности деталей с разной смачиваемостью: гидрофильные поверхности двух разных деталей притягиваются, а гидрофобные отталкиваются. При опускании в воду множество таких деталей способно собираться в геометрические узоры.
Ранее для создания деталей с разной смачиваемостью их элементы нужно было обрабатывать разными веществами. Это существенно усложняет производство. Авторы новой работы показали, что того же эффекта можно достичь просто за счет придания разным элементам деталей разной кривизны. В таком случае части детали будут обладать разной смачиваемостью, даже если они покрыты одним веществом (этот эффект, однако, проявляется только на поверхности, но не в толще жидкости).
Когда ученые распечатали спроектированные таким образом детали на 3D-принтере, поместили их на сетку и постепенно опустили в воду, пластиковые «крестки» собрались в сложный узор, напоминающий правильный пятиугольник с вписанными в него треугольниками.
По словам ученых, новый метод может пригодится для манипуляции с «мезоструктурами», объектами, размеры которых являются промежуточными между микро- и макромиром. Потенциально их можно использовать для самопроизвольной сборки фильтров или элементов «лабораторий-на-чипе».