3D-mikro-/nanofabrication har nyckeln till att bygga ett stort antal mikro-/nanoskala material, strukturer, enheter, och system med unika egenskaper som inte manifesteras i deras 2-D plana motsvarigheter. Nyligen, forskare har undersökt några väldigt olika 3D-tillverkningsstrategier som kirigami och origami som använder sig av vetenskapen om att klippa och vika 2-D-material/strukturer för att skapa mångsidiga 3D-former. Sådana nya metoder möjliggör kontinuerliga och direkta 2-D-till-3-D-transformationer genom vikning, böja och vrida, med vilket det upptagna rummet kan variera "olinjärt" med flera storleksordningar jämfört med de konventionella 3D-tillverkningarna. Mer viktigt, dessa kirigami/origami-tekniker med det nya konceptet ger en extra grad av frihet när det gäller att skapa oöverträffade 3-D mikro-/nanogeometrier utöver de tänkbara konstruktionerna av konventionell subtraktiv och additiv tillverkning.

I en ny artikel publicerad i Ljus:Vetenskap och applikationer , Kinesiska forskare från Beijing Institute of Technology och South China University of Technology gjorde en omfattande översyn av några av de senaste framstegen inom kirigami/origami inom mikro-/nanoskala. I syfte att utveckla denna nya regim för avancerad 3D-mikro-/nanofabrikation, de introducerade och diskuterade olika stimuli av kirigami/origami, inklusive kapillär kraft, kvarvarande stress, mekanisk stress, reaktionskraft och fokuserad jonstrålebestrålning inducerad stress, och deras arbetsprinciper i mikro-/nanoskalaområdet. Den fokuserade jonstrålen baserade nano-kirigami, som ett framstående exempel myntat 2018 av teamet, framhölls särskilt som en omedelbar och direkt 2-D-till-3-D transformationsteknik. I denna metod, den fokuserade jonstrålen användes för att skära 2-D-nanopatronen som "knivar/saxar" och gradvis "dra" nanopatronerna till komplexa 3D-former som "händer". Genom att utnyttja den topografi-styrda stressen inom nanopatronen, mångsidiga 3D-formstransformationer som uppåtgående knäckning, nedåtböjning, komplex rotation och vridning av nanostrukturer uppnåddes exakt.

Som diskuterades i denna översyn, de oöverträffade mikro-/nanoskala geometrier som skapats av kirigami/origami har medfört omfattande potentialer för omformning av 2-D-material, såväl som biologiskt, optisk, och omkonfigurerbara applikationer. Dessutom, 3D-transformationer av framväxande 2-D-material (som grafen, MoS2, MoS2, WSe2 och PtSe2), till exempel, introducerades kort och de tillhörande nya elektriska och mekaniska egenskaperna avslöjades.

"Avancerad kirigami/origami ger ett lättillgängligt tillvägagångssätt för modulering av mekaniska, elektrisk, magnetiska och optiska egenskaper hos befintliga material, med anmärkningsvärd flexibilitet, mångfald, funktionalitet, allmänhet och omkonfigurerbarhet ", sa de. "Dessa nyckelfunktioner skiljer tydligt den lätta kirigami/origami från andra komplicerade 3D-nanofabriceringstekniker, och göra denna nya paradigmeteknik unik och lovande för att lösa många svåra problem i praktiska tillämpningar av mikro/nano-enheter. "

Vidare, de diskuterade de aktuella utmaningarna i kirigami/origami-baserad 3-D mikro-/nanofabrication, såsom de begränsade strategierna för stimuli och omkonfigurationer, och svårigheterna med on-chip och storskalig integration. "När dessa utmaningar möts och fördelarna är fullt ut antagna, "tänkte de sig, "Kirigami/origami i mikro-/nanoskala kommer att i hög grad förnya regimen för 3D-mikro-/nanofabrikation. Oöverträffade fysiska egenskaper och omfattande funktionella tillämpningar kan uppnås inom ett stort antal optiska områden, fysik, biologi, kemi och teknik. Dessa nya koncepttekniker, med genombrottsprototyper, kan ge användbara lösningar för nya LIDAR/LADAR -system, högupplösta rumsliga ljusmodulatorer, integrerade optiska omkonfigurationer, ultrakänsliga biomedicinska sensorer, biomedicinsk diagnos på chip och de framväxande nano-opto-elektromekaniska systemen. "