Tryckningen har kommit långt sedan Johannes Gutenbergs dagar. Nu, Forskare har utvecklat en ny metod som använder plasma för att skriva ut nanomaterial på ett 3D-objekt eller en flexibel yta, som papper eller tyg. Tekniken kan göra det enklare och billigare att bygga enheter som bärbara kemiska och biologiska sensorer, flexibla minnesenheter och batterier, och integrerade kretsar.

En av de vanligaste metoderna för att deponera nanomaterial – som ett lager av nanopartiklar eller nanorör – på en yta är med en bläckstråleskrivare som liknar en vanlig skrivare som finns på ett kontor. Även om de använder väletablerad teknik och är relativt billiga, bläckstråleskrivare har begränsningar. De kan inte skriva ut på textilier eller andra flexibla material, än mindre 3D-objekt. De måste också skriva ut flytande bläck, och alla material görs inte lätt till en vätska.

Vissa nanomaterial kan tryckas med aerosoltryckstekniker. Men materialet måste värmas upp flera hundra grader för att konsolideras till en tunn och slät film. Det extra steget är omöjligt för utskrift på tyg eller andra material som kan bränna, och innebär högre kostnad för de material som tål värmen.

Plasmametoden hoppar över detta uppvärmningssteg och fungerar vid temperaturer som inte är mycket varmare än 40 grader Celsius. "Du kan använda den för att deponera saker på papper, plast, bomull, eller någon form av textil, " sa Meyya Meyyappan från NASA Ames Research Center. "Den är idealisk för mjuka substrat." Det kräver inte heller att tryckmaterialet är flytande.

Forskarna, från NASA Ames och Stanford Linear Accelerator Center, beskriva deras arbete i tidskriften American Institute of Physics Bokstäver i tillämpad fysik .

De demonstrerade sin teknik genom att skriva ut ett lager av kolnanorör på papper. De blandade nanorören till en plasma av heliumjoner, som de sedan blästrade genom ett munstycke och på papper. Plasma fokuserar nanopartiklarna på pappersytan, bildar ett konsoliderat skikt utan behov av ytterligare uppvärmning.

Teamet skrev ut två enkla kemiska och biologiska sensorer. Närvaron av vissa molekyler kan förändra det elektriska motståndet hos kolnanorören. Genom att mäta denna förändring, enheten kan identifiera och bestämma koncentrationen av molekylen. Forskarna gjorde en kemisk sensor som detekterar ammoniakgas och en biologisk sensor som detekterar dopamin, en molekyl kopplad till sjukdomar som Parkinsons sjukdom och epilepsi.

Men det här var bara enkla principbevis, sa Meyyappan. "Det finns ett brett utbud av biosensing-applikationer." Till exempel, du kan göra sensorer som övervakar hälsobiomarkörer som kolesterol, eller livsmedelsburna patogener som E. coli och Salmonella.

Eftersom metoden använder ett enkelt munstycke, den är mångsidig och kan lätt skalas upp. Till exempel, ett system kan ha många munstycken som ett duschhuvud, så att den kan skrivas ut på stora ytor. Eller, munstycket kan fungera som en slang, fri att spraya nanomaterial på ytorna av 3D-objekt.

"Den kan göra saker som bläckstråleutskrifter inte kan göra, " Sa Meyyappan. "Men allt som bläckstråleutskrift kan göra, det kan vara ganska konkurrenskraftigt."

Metoden är redo för kommersialisering, Meyyappan sa, och bör vara relativt billig och enkel att utveckla. Just nu, forskarna designar tekniken för att trycka andra typer av material som koppar. De kan sedan skriva ut material som används för batterier på tunna metallplåtar som aluminium. Arket kan sedan rullas till små batterier för mobiltelefoner eller andra enheter.