藥明康德AI/報道
微型世界的古往今來一直有人探尋，古有《核舟記》中的罔不因勢象形，各具情態，今有3D打印還原文藝復興代表作品。
著名的雕塑《大衛》由意大利雕塑家米開朗基羅·博那羅蒂（Michelangelo Buonarroti）創作，高將近4米（不包括基座），美國畫家、藝術評論家約翰·基西克：這一作品是時代生動的人格化，其“對立式”姿勢象徵著人體完美的和諧。現在，瑞士的一個電子實驗室將如此高大的《大衛》縮小到1毫米高（包括基座），究竟是如何做到的呢？
這個微小版的雕塑特別之處在於其製作方法，其技術來自瑞士3D打印公司Exaddon，該公司擅長於製作超小規模3D打印的金屬。而本文不如米粒兒大的大衛，便是採用3D打印技術，由純銅製成。該研究由蘇黎世聯邦理工學院（Swiss Federal Institute of Technology Zurich）與Exaddon聯合展開。
Exaddon公司致力於發展微小3D打印金屬技術，本文的迷你版《大衛》雕塑，可以說是他們用來打印小金屬部件的技術原理的證明。“小大衛”由Exaddon公司的“穀神星”3D打印機打印而成的，機器以每秒極小的速度將一股離子化的液態銅流打印出來，形成直徑只有1微米的剛性結構。
▲ 由純銅製成的3D打印微型David（高1毫米）的不同視圖。（圖片來源：GIORGIO ERCOLANO，EXADDON）
研究人員花了大約12小時打印出“小大衛”。麻雀雖小，五臟俱全，迷你大衛的細節還原卻相當驚人，頭髮、肌肉等細節與原版大衛幾乎無異。這臺打印機還可以在室溫下打印任意的3D模型，並在幾個小時內完成任務。
研究人員為了進一步證明他們能在微米尺度上呈現精細的細節，他們使用一個開源的大衛的3D模型，並將分別按照1:1000和1:70000比例縮小。這兩個微型模型中最大的一個不到1毫米，比米粒還小一些；更細小尺寸則只有十分之一毫米。經比較，1:1000比例的大衛模型更為清晰直觀，人們可以辨認出其外形、輪廓以及雕塑細節，而更小的模型雖然輪廓依稀可見，但很多細節也隨之丟失。
▲ 按照1:1000和1:70000比例縮小後的圖像（圖片來源：參考資料[4]）
一些著名藝術品的複製品經常被用來演示微米和納米級別的打印技術。2017年，加州理工學院（California Institute of Technology）的研究團隊開發了一種成本低廉的“DNA摺紙”技術，能讓大塊的結構進行自我組裝，形成完全自定義的結構。為證明這項技術的潛力，研究人員用DNA創造了世界上最小的《蒙娜麗莎》複製品。這一突破性的成就登上了當時《自然》（Nature）雜誌的封面。
打印微小的蒙娜麗莎或微型大衛看似輕而易舉，但這類舉世聞名的藝術品向來以細節抓人而聞名，藝術家們在作品的每一處細節地方體現其畢生的藝術造詣，所以科學界熱衷於將這些傑作作為例子，從而向世人展示其研究成果的先進之處。
就Exaddon公司的微型金屬3D打印技術而言，其目的不是復刻一些傑作作品的微型複製品，而是通過這樣的技術手段最終改善電子行業，例如這種方法可用於修復微電子學。
[1] Tiny Michelangelo Replica Shows The Possibilities Of 3D-Printing Electronics Retrieved Dec 31, 2019 from https://www.forbes.com/sites/evaamsen/2020/12/30/tiny-michelangelo-replica-shows-the-possibilities-of-3d-printing-electronics/#28160177e317
[2] Using innovative 3-D printing method, researchers reproduce millimeter-tall Michelangelo's David Retrieved Dec 31, 2019 from https://techxplore.com/news/2019-12-d-method-millimeter-tall-michelangelo-david.html
[3] The Biggest DNA Origami Structures Yet Retrieved Dec 31, 2019 from https://www.the-scientist.com/daily-news/the-biggest-dna-origami-structures-yet-30537
[4] Additive Manufacturing of Sub-Micron to Sub-mm Metal Structures with Hollow AFM Cantilevers Retrieved Dec 31, 2019 from https://www.mdpi.com/2072-666X/11/1/6/htm#
閱讀更多 醫學新視點 的文章
