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  • Ingeniero encoge el logotipo de U

    Esta imagen de microscopio electrónico muestra un medallón dorado de la Universidad de Utah, uno de los varios símbolos y logotipos oficiales de la universidad, que mide solo 70 micrones de ancho. que es aproximadamente el diámetro de un solo cabello humano rubio. El medallón se magnifica 3, 000 veces en esta imagen. Las partes del medallón cubiertas de oro aparecen blancas, mientras que el fondo de silicio es oscuro. El medallón se hizo mediante un proceso llamado litografía por haz de electrones. Fue creado por Randy Polson, un ingeniero óptico senior en el Departamento de Física y Astronomía de la universidad, como parte de su trabajo ajustando el microscopio para que lo utilicen investigadores y empresas privadas. Crédito de la foto:Randy Polson, La universidad de utah

    En un ejemplo de cómo un experto en tecnología muestra el espíritu escolar, un ingeniero ha creado un logotipo dorado de la Universidad de Utah que es más pequeño que el ancho de un cabello humano promedio.

    El grabado en oro tiene solo 70 micrones de ancho, eso es 70 millonésimas de metro, o menos de tres milésimas de pulgada, que tiene aproximadamente el diámetro de un cabello rubio, entre los tipos más finos de cabello humano.

    El grabado se realizó sobre una base de silicio utilizando un haz delgado de electrones de uno de los dos microscopios electrónicos comprados por la universidad en 2008. Si bien la técnica de la litografía por haz de electrones no es nueva, el símbolo del medallón es más complejo que los patrones que se hacen comúnmente.

    "La gente suele hacer cosas como líneas y rectángulos, "dice Randy Polson, quien hizo el pequeño medallón y es ingeniero óptico senior del Departamento de Física y Astronomía de la universidad. "El software que vino con el microscopio incluía algunas demostraciones de figuras de palitos. Pensé, 'Oye, Puedo hacerlo mejor que una figura de palo '".

    El medallón es uno de los varios logotipos oficiales utilizados por la universidad. Representa el símbolo del bloque U de la universidad y la fecha de fundación, con un fondo de montañas y rayos de sol.

    Está grabado en un chip de silicio de dos quintos de pulgada cuadrada. A simple vista es una mota apenas perceptible. Bajo un microscopio óptico convencional, parece un círculo borroso. Su detalle completo es revelado solo por un microscopio electrónico de barrido, el mismo dispositivo que se utilizó para crearlo.

    En la imagen del microscopio electrónico, las partes cubiertas de oro aparecen blancas, mientras que el fondo de silicio aparece negro. La línea más fina del medallón rodea el diseño. Esa línea tiene apenas 20 nanómetros de grosor. Eso es 20 mil millonésimas de metro, o alrededor de ocho diez millonésimas de pulgada de ancho. Esa es la longitud de la cadena de 75 átomos de oro, Dice Polson.

    Los microscopios electrónicos de barrido se utilizan con mayor frecuencia para visualizar la estructura de la superficie de los objetos. El microscopio envía un haz delgado de electrones a la muestra, escaneando de un lado a otro sobre la superficie.

    El modo de imagen más común detecta "electrones secundarios" liberados de los átomos de la muestra a través de reacciones con el haz de electrones. Las muestras en el microscopio electrónico que se utilizó para crear el medallón deben estar secas, pero el otro microscopio electrónico del departamento puede analizar muestras húmedas, una característica útil para la investigación biológica.

    Los microscopios electrónicos pueden crear grabados utilizando la litografía por haz de electrones porque los haces de electrones rompen ciertas moléculas grandes en cadenas más cortas de moléculas más pequeñas.

    Para crear el diminuto medallón de la Universidad de Utah, Polson primero recubrió el chip de silicio con una fina capa de "fotorresistente, "una resina de polímero hecha de largas cadenas de moléculas. Luego enfocó el haz de electrones en la superficie de la capa protectora, rompiendo las cadenas en pequeños fragmentos en todas partes donde quería que se adhiriera el metal.

    Sumergió el chip expuesto en un solvente que lavó las cadenas cortas y dejó las largas pegadas al silicio. Luego doró la superficie expuesta, donde se habían quitado las cadenas cortas, colocando el chip en una cámara de metal vaporizado. Allí, se depositó níquel sobre el silicio expuesto, y luego se colocó una capa de oro sobre el níquel. Polson usó otro solvente para lavar el fotorresistente restante.

    El proceso tomó alrededor de una hora. Sin embargo, la mayor parte del proyecto consistió en ajustar y perfeccionar la configuración del microscopio, parte del trabajo de Polson para que el microscopio esté disponible para la investigación. Polson tardó meses en calibrar el microscopio y averiguar exactamente qué instrucciones darle para obtener una imagen nítida del medallón universitario.

    Los desafíos incluían determinar la cantidad de tiempo para exponer la resistencia:demasiado corto y no suficiente resistencia se lava, demasiado larga y la imagen se ve borrosa, y ajustando la forma del haz de electrones, que tiene una tendencia a ser elíptica en lugar de redonda.

    Además de mantener el microscopio, Polson ayuda a investigadores universitarios y privados que quieren usarlo por una tarifa. La gente busca su ayuda con la función de litografía para tareas como la fabricación de nanocables y otros componentes para nanoelectrónica. Las capacidades de generación de imágenes se utilizan en industrias tan diversas como la farmacéutica y la ingeniería metalúrgica.


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