(PhysOrg.com) - Los científicos de Georgia Tech han desarrollado una técnica nanolitográfica que puede producir patrones de alta resolución de al menos tres sustancias químicas diferentes en un solo chip a velocidades de escritura de hasta un milímetro por segundo. Los nanopatrones químicos se pueden diseñar a medida con cualquier forma deseada y se ha demostrado que son lo suficientemente estables como para que puedan almacenarse durante semanas y luego usarse en otros lugares. La técnica, conocido como Nanolitografía termoquímica se detalla en la edición de diciembre de 2009 de la revista Materiales funcionales avanzados . La investigación tiene aplicaciones en varios campos científicos, desde la electrónica hasta la medicina.

"La fuerza de este método es realmente la posibilidad de producir a bajo costo, Patrones químicos de alta resolución y alta densidad en una muestra que puede entregarse en cualquier laboratorio del mundo, donde incluso los no expertos en nanotecnología pueden sumergir la muestra en la solución deseada y, por ejemplo, hacer nano-matrices de proteínas, ADN o nanopartículas, "dijo Elisa Riedo, profesor asociado de la Facultad de Física del Instituto de Tecnología de Georgia.

Conceptualmente la técnica es sorprendentemente simple. Usando un microscopio de fuerza atómica (AFM), Los investigadores calientan una punta de silicona y la pasan sobre una fina película de polímero. El calor de la punta induce una reacción química local en la superficie de la película. Esta reacción cambia la reactividad química de la película y la transforma de una superficie inerte a una reactiva que puede unir selectivamente otras moléculas. El equipo desarrolló la técnica por primera vez en 2007. Ahora han agregado algunos giros nuevos e importantes que deberían hacer de la nanolitografía termoquímica (TCNL) una herramienta extremadamente útil para los científicos que trabajan a nanoescala.

"Hemos creado una forma de crear patrones independientes de múltiples sustancias químicas en un chip que se puede dibujar en la forma que desee, "dijo Jennifer Curtis, profesor ayudante de la Facultad de Física.

Ser capaz de crear características de alta resolución de diferentes sustancias químicas en formas arbitrarias es importante porque algunas técnicas de nanolitografía se limitan a una sola química. resoluciones más bajas y / o formas fijas. Además, La capacidad de velocidad de TCNL de un milímetro por segundo lo hace varios órdenes de magnitud más rápido que la nanolitografía de pluma de inmersión ampliamente utilizada, que habitualmente marca a una velocidad de 0,0001 milímetros por segundo por bolígrafo.

La investigación está habilitada por puntas de sonda AFM calentadas que pueden crear un punto caliente de tan solo unos pocos nanómetros de diámetro. Estos consejos están diseñados y fabricados por el profesor colaborador William King de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign. "La punta calentada permite dirigir reacciones químicas a nanoescala, "dijo King.

La nueva técnica produce múltiples patrones químicos en el mismo chip utilizando el AFM para calentar una película de polímero y cambiar su reactividad. Luego, el chip se sumerge en una solución, que permite productos químicos (por ejemplo, proteínas u otros enlazadores químicos) en la solución para unirse al chip en las partes donde se ha calentado. Luego, el AFM calienta la película en otro lugar. El chip se sumerge en otra solución y nuevamente otro químico puede unirse al chip.

En el papel, los científicos demuestran que pueden modelar la amina, tiol, aldehído y biotina utilizando esta técnica. Pero, en principio, TCNL podría usarse para casi cualquier producto químico. Su trabajo también muestra que los patrones químicos pueden usarse para organizar materiales funcionales en la superficie, como proteínas y ADN.

"El poder de esta técnica es que, en principio, puede funcionar con casi cualquier nanoobjeto químico o químicamente reactivo. Permite a los científicos dibujar muy rápidamente muchas cosas que luego pueden convertirse en cualquier cantidad de cosas diferentes". que pueden unirse selectivamente a otras muchas cosas. Entonces, no importa si te interesa la biología, electrónica, medicina o química, TCNL puede crear el patrón reactivo para unir lo que elija, "dijo Seth Marder, profesor de la Facultad de Química y Bioquímica de Tech y director del Centro de Fotónica y Electrónica Orgánica.

Además, TCNL permite que la escritura química se realice en un lugar con el patrón de nanoobjetos en otro, de modo que los científicos que no son expertos en escribir patrones químicos en la nanoescala aún puedan adjuntar sus objetos a ella. Es la estabilidad de la técnica lo que lo hace posible.

"Una vez que dibuje el patrón, es muy estable y no reactivo. Hemos demostrado que puede tenerlo durante más de un mes, sácalo y sumérgelo y todavía se unirá, "dijo Riedo.

"Me gustaría pensar que dentro de varios años las personas tendrán acceso a una herramienta TCNL que les permitirá realizar este patrón en un lugar como Georgia Tech, eso es mucho menos costoso que el tipo de herramientas de nanolitografía que usamos actualmente en nuestra sala limpia, "dijo Marder.