Sugen på erektorset? Nej. Den utarbetade fraktalstrukturen som visas till höger (med en närbild nedan) är många, många gånger mindre än så och är verkligen ingen barnlek. Det är det senaste exemplet på vad Julia Greer, professor i materialvetenskap och mekanik, kallar en fraktal nanotruss – nano eftersom strukturerna är uppbyggda av medlemmar som är så tunna som fem nanometer (fem miljarddelar av en meter); fackverk eftersom de är noggrant utformade strukturer som en dag kan användas i konstruktionsmaterial.

Greers grupp har utvecklat en process i tre steg för att bygga så komplexa strukturer mycket exakt. De använder först en direkt laserskrivmetod som kallas tvåfotonlitografi för att "skriva" ett tredimensionellt mönster i en polymer, tillåter en laserstråle att tvärbinda och härda polymeren varhelst den är fokuserad. I slutet av mönstringssteget, de delar av polymeren som exponerades för lasern förblir intakta medan resten löses upp, avslöjar en tredimensionell ställning. Nästa, forskarna belägger polymerställningen med en kontinuerlig, mycket tunt lager av ett material – det kan vara en keramik, metall, metalliskt glas, halvledare, "precis vad som helst, " säger Greer. I det här fallet, de använde aluminiumoxid, eller aluminiumoxid, som är en skör keramik, att belägga ställningen. I det sista steget etsar de ut polymeren inifrån strukturen, lämnar en ihålig arkitektur.

Att dra nytta av några av storlekseffekterna som många material visar på nanoskala, dessa nanotruss kan ha ovanliga, önskvärda egenskaper. Till exempel, i sig spröda material, som keramik, inklusive den visade aluminiumoxiden, kan göras deformerbara så att de kan krossas och fortfarande återgå till sitt ursprungliga tillstånd utan globala misslyckanden.

"Att ha full kontroll över arkitekturen ger oss möjligheten att anpassa materialegenskaper till det som tidigare var ouppnåeligt med konventionella monolitiska material eller med skum, " säger Greer. "Till exempel, vi kan koppla styrka från densitet och göra material som är både starka (och tuffa) och extremt lätta. Dessa strukturer kan innehålla nästan 99 procent luft men kan också vara lika starka som stål. Genom att designa dem till fraktaler kan vi införliva hierarkisk design i materialarkitektur, som lovar att ha ytterligare fördelaktiga egenskaper."

Medlemmarna i Greers grupp som hjälpte till att utveckla den nya tillverkningsprocessen och skapade dessa nanotrussar är doktoranderna Lucas Meza och Lauren Montemayor och Nigel Clarke, en undergraduate praktikant från University of Waterloo.