Eine mechanisch angetriebene Form von Kirigami als Weg zu 3D-Mesostrukturen in Mikro-/Nanomembranen

Die Assemblierung von 3D-Mikro-/Nanostrukturen in fortschrittlichen funktionalen Materialien hat wichtige Implikationen in breiten Bereichen der Technologie. Bestehende Ansätze sind jedoch nur mit wenigen Materialklassen und/oder 3D-Geometrien kompatibel. Dieser Artikel stellt Ideen für eine Form von Kirigami vor, die eine präzise, mechanisch angetriebene Assemblierung von 3D-Mesostrukturen unterschiedlichster Materialien aus 2D-Mikro-/Nanomembranen mit strategisch gestalteten Geometrien und Schnittmustern ermöglicht. Theoretische und experimentelle Studien belegen die Anwendbarkeit der Methoden über verschiedene Längenskalen hinweg, von Makro bis Nano, in Materialien, die von monokristallinem Silizium bis zu Kunststoff reichen, mit Ebenen topografischer Komplexität, die signifikant über die hinausgehen, die mit anderen Ansätzen erreicht werden können. Eine breite Auswahl an Beispielen umfasst 3D-Silizium-Mesostrukturen und hybride Nanomembran-Nanoribbon-Systeme, einschließlich heterogener Kombinationen mit Polymeren und Metallen, mit kritischen Dimensionen, die von 100 nm bis 30 mm reichen. Ein 3D-mechanisch einstellbares optisches Übertragungsfenster bietet ein Anwendungsbeispiel dieses Kirigami-Prozesses, das durch theoretisch geleitete Designs ermöglicht wird.