通过称为热机械纳米成型 (TMNM) 的工艺，一组研究人员开发了一种高精度的纳米加工方法。

由机械工程和材料科学教授 Jan Schroers 领导的团队开发了一种技术，他们可以采用一种材料并使用 TMNM(受扩散控制)来制造单晶结构的纳米线。这些可用于制造基本上任何材料的高精度纳米线。

“对于下一个层次，如果你想创造设备，你通常需要结合材料，”施罗尔斯说。最近在《科学进展》中描述的新方法就是这样做的。

他们发现，通过改变材料的温度，研究人员可以将其中一种材料“挤压”到表面。例如，如果存在包含铜和银的复合材料，则该程序可以重新排列材料存在的顺序。这实质上创建了一个全新的工具箱来使用。

“有些材料本质上难以混合，但在此过程中它们确实会混合 - 所以我们采用未混合的材料，它们会自行混合，”Schroers 说。“这是一种自我调节的过程——如果你在纳米尺度上做任何你想做的事情，它必须是自我调节的。否则，控制起来太小太复杂了。”

一种应用是制造催化剂，因为该方法在将贵金属带到材料表面方面非常有效。例如，金和钯是极好的催化剂，但也极其昂贵。但由于催化反应只发生在表面几纳米处，贵金属只需要在表面上，而更便宜的金属可以构成材料的主体。

“所以你可以拥有这些电池和电极，你可以基本上用一小部分贵金属制造它们，”他说。“其余的可能是铜或镍，你的电极会便宜得多。”

Schroers 实验室的研究生、该研究的共同主要作者刘冠南表示，该方法可以广泛使用，因为扩散机制基本上存在于所有固体材料中。因此，诸如拓扑绝缘体和其他所谓的量子材料之类的材料可以很容易地以精确和可控的方式制造。

“所以我们可以将这种方法应用于非常广泛的材料，然后我们可以以不同的长度尺度和不同的材料组合制造它们，”他说。“例如，你可以做异质结构并将两种或三种不同的材料组合在一起。这是一个非常强大的工具，可以在纳米、电子和等离子激元中实现许多结构和潜在应用。”

Naijia Liu 是共同主要作者，也是 Schroers 实验室的研究生，他指出，该方法可以更容易地创建一种以上材料的结构，这需要层的清晰分离和层序列的精确控制。

“在 TMNM 中，原子由压力梯度驱动以层叠纳米线，从而提供分别移动不同材料的可能性，”他说。“这激发了我们考虑通过控制分层原料的原子传输来实现异质结构。”