La micro-/nanofabrication 3D détient la clé de la construction d'une grande variété de matériaux à l'échelle micro/nano, structure, dispositifs, et les systèmes avec des propriétés uniques qui ne se manifestent pas dans leurs homologues planaires 2-D. Récemment, les scientifiques ont exploré des stratégies de fabrication 3D très différentes, telles que le kirigami et l'origami, qui utilisent la science de la découpe et du pliage de matériaux/structures 2D pour créer des formes 3D polyvalentes. Ces nouvelles méthodologies permettent des transformations 2D en 3D continues et directes par pliage, pliage et torsion, avec laquelle l'espace occupé peut varier "non linéairement" de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux fabrications 3-D conventionnelles. Plus important, ces nouvelles techniques de kirigami/origami offrent un degré de liberté supplémentaire dans la création de micro-/nanogéométries 3D sans précédent au-delà des conceptions imaginables de la fabrication soustractive et additive conventionnelle.

Dans un nouvel article publié dans Lumière :science et applications , Des scientifiques chinois de l'Institut de technologie de Pékin et de l'Université de technologie de Chine du Sud ont effectué un examen complet de certains des derniers progrès en matière de kirigami/origami à l'échelle micro/nano. Visant à déployer ce nouveau régime de micro-/nanofabrication 3D avancée, ils ont présenté et discuté divers stimuli de kirigami/origami, y compris la force capillaire, contrainte résiduelle, Stress mécanique, force de réponse et contrainte induite par l'irradiation par faisceau d'ions focalisés, et leurs principes de fonctionnement dans la région micro/nanoscale. Le nano-kirigami à faisceau d'ions focalisé, comme exemple marquant inventé en 2018 par l'équipe, a été mis en évidence en particulier comme une technique de transformation instantanée et directe 2-D-to-3-D. Dans cette méthode, le faisceau d'ions focalisé a été utilisé pour couper les nanomotifs 2D comme des "couteaux/ciseaux" et progressivement "tirer" les nanomotifs en formes 3D complexes comme des "mains". En utilisant la contrainte guidée par la topographie dans les nanomotifs, transformations de forme 3D polyvalentes telles que le flambement vers le haut, flexion vers le bas, la rotation et la torsion complexes des nanostructures ont été réalisées avec précision.

Comme discuté dans cette revue, les géométries sans précédent à l'échelle micro/nano créées par le kirigami/origami ont apporté de vastes potentiels pour le remodelage des matériaux 2D, ainsi qu'en biologique, optique, et des applications reconfigurables. De plus, Transformations 3D de matériaux 2D émergents (tels que le graphène, MoS2, MoS2, WSe2 et PtSe2), par exemple, ont été brièvement introduits et les nouvelles propriétés électriques et mécaniques associées ont été découvertes.

"Le kirigami/origami avancé fournit une approche facilement accessible pour la modulation de la mécanique, électrique, propriétés magnétiques et optiques des matériaux existants, avec une souplesse remarquable, la diversité, Fonctionnalité, généralité et reconfigurabilité", ils ont dit. "Ces caractéristiques clés différencient clairement le kirigami/origami facile des autres techniques complexes de nanofabrication 3-D, et rendre cette nouvelle technique de paradigme unique et prometteuse pour résoudre de nombreux problèmes difficiles dans les applications pratiques des micro/nano-dispositifs."

Par ailleurs, ils ont discuté des défis actuels de la micro-/nanofabrication 3-D à base de kirigami/origami, comme les stratégies limitées de stimuli et de reconfigurations, et les difficultés d'intégration sur puce et à grande échelle. « Lorsque ces défis sont relevés et que les avantages sont pleinement adoptés, " ils envisageaient, « le kirigami/origami à l'échelle micro/nano innovera grandement dans le régime de la micro/nanofabrication en 3D. Des caractéristiques physiques sans précédent et des applications fonctionnelles étendues peuvent être obtenues dans de vastes domaines de l'optique, la physique, la biologie, chimie et ingénierie. Ces nouvelles technologies, avec des prototypes de rupture, pourrait fournir des solutions utiles pour les nouveaux systèmes LIDAR/LADAR, modulateurs spatiaux de lumière à haute résolution, reconfigurations optiques intégrées, capteurs biomédicaux ultra-sensibles, le diagnostic biomédical sur puce et les systèmes nano-opto-électro-mécaniques émergents."