上科大冯继成课题组邀请综述：从3D纳米打印到原子制造

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图 1 现有 3D 纳米打印技术概述。实体喷嘴包括：直接墨水书写、电动流体动力喷射打印、弯月面控制直写、原子力显微镜和扫描隧道显微镜。虚拟喷嘴包括：聚焦离子 / 电子束诱导沉积、双光子聚合、磁场诱导的纳米颗粒组装和法拉第 3D 打印。

本综述中，作者首先对 3D 纳米打印技术做了详细的探究，并创新性的以对材料在纳米尺度进行限制的原理将微尺度 3D 打印方法划分为两大“门派”：实体和虚拟喷嘴（图 1 ）。其中，最早出现使用实体喷嘴的方法是墨水书写（ DIW ），其后续更新和发展，催生了电流体喷射的 EHD 以及基于弯液面流体控制的直写方法。而基于虚拟喷嘴的方法无需任何物理接触，通过电场、磁场或激光等远程力来诱导材料的定向沉积，摆脱了物理喷嘴造成的空域限制，具有更高精度和灵活性。

此外，作者重点探讨了 3D 纳米打印技术与当前以光刻为主导的微纳制造体系的融合潜力，甚至在未来实现替代的可能性。通过对比分析不同技术的规模化可行性、多材料兼容性、原子精度等关键指标，作者评估了各类方法的产业化潜力，并结合微电子和微纳光学器件的实际应用案例进行了深入讨论。然而，作者也强调了纳米级 3D 打印目前尚存的诸多挑战，包括难以达到高分辨率的规模化生产、材料纯度控制以及后续加工成本高昂等问题。为应对这些挑战，文中提出了通过人工智能优化打印流程、开发新型材料及混合制造策略等方法，进一步释放纳米级 3D 打印的潜力。

文章总结了纳米级 3D 打印技术的长期潜力，并展望了它在学术界和工业界可能产生的深远影响。通过不断优化材料选择和制造工艺，这项技术有望成为第四次工业革命的重要驱动力，改变医疗、能源和电子领域的微纳器件的设计方式。

论文标题： Nanoscale 3D printing for empowering future nanodevices

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