(PhysOrg.com) - Un horizonte de Chicago es lo suficientemente deslumbrante. Ahora imagina 15, 000 de ellos.

Un equipo de investigación de la Northwestern University ha hecho precisamente eso:el dibujo 15, 000 horizontes idénticos con diminutos haces de luz que utilizan una innovadora tecnología de nanofabricación llamada litografía con lápiz de haz (BPL).

Detalles del nuevo método, lo que podría hacer por la nanofabricación lo que la impresora de escritorio ha hecho para la impresión y la transferencia de información, será publicado el 1 de agosto por la revista Nanotecnología de la naturaleza .

La tecnología Northwestern ofrece un medio para hacer y hacer prototipos de circuitos de forma rápida y económica, optoelectrónica y diagnósticos médicos y promete muchas otras aplicaciones en la electrónica, industrias de la fotónica y las ciencias de la vida.

"Se trata de miniaturización, "dijo Chad A. Mirkin, George B. Rathmann Profesor de Química en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg y director del Instituto Internacional de Nanotecnología de Northwestern. "La transferencia de información rápida y a gran escala impulsa el mundo. Pero las herramientas de micro y nanofabricación convencionales para hacer estructuras son muy caras. Estamos tratando de cambiar eso con este nuevo enfoque de fotolitografía y nanopatrones".

Utilizando litografía con lápiz óptico, los investigadores modelaron 15, 000 réplicas del horizonte de Chicago (con la Willis Tower y el John Hancock Center) simultáneamente en aproximadamente media hora. Quince mil bolígrafos diminutos depositan los horizontes sobre centímetros cuadrados de espacio. Tecnologías convencionales de nanopatrones, como la litografía por haz de electrones, permiten hacer estructuras igualmente pequeñas, pero son intrínsecamente de bajo rendimiento y no permiten realizar nanofabricaciones de gran superficie.

Cada patrón de horizonte se compone de 182 puntos, con cada punto de aproximadamente 500 nanómetros de diámetro, como la punta de cada bolígrafo. El tiempo de exposición a la luz para cada punto fue de 20 segundos. El método actual permite a los investigadores hacer estructuras tan pequeñas como 150 nanómetros, pero los refinamientos de la arquitectura de la pluma probablemente aumentarán la resolución por debajo de los 100 nanómetros. (Aunque no se informa en el periódico, los investigadores han creado una matriz de 11 millones de bolígrafos en un área de solo unos pocos centímetros cuadrados).

La litografía de pluma de haz es el tercer tipo de "pluma" en el arsenal de nanofabricación de Mirkin. Desarrolló la litografía con pluma polimérica (PPL) en 2008 y la Nanolitografía Dip-Pen (DPN) en 1999, ambos entregan materiales químicos a una superficie y desde entonces se han comercializado en herramientas de nanofabricación de grado de investigación que ahora se utilizan en 23 países de todo el mundo.

Como PPL, La litografía de haz-lápiz utiliza una serie de pequeños lápices hechos de un polímero para imprimir patrones en grandes áreas con resolución nanoscópica a macroscópica. Pero en lugar de utilizar una "tinta" de moléculas, BPL dibuja patrones usando luz sobre un material sensible a la luz.

Cada bolígrafo tiene forma de pirámide, con la punta como punta. Los investigadores cubren las pirámides con una capa muy fina de oro y luego eliminan una pequeña cantidad de oro de cada punta. Las grandes cimas abiertas de las pirámides (la parte posterior de la matriz) están expuestas a la luz, y las pirámides bañadas en oro canalizan la luz hacia las puntas. Un fino rayo de luz sale de cada punta, donde se quitó el oro, exponiendo el material sensible a la luz en cada punto. Esto permite a los investigadores imprimir patrones con gran precisión y facilidad.

"Otra ventaja es que no tenemos que usar todos los bolígrafos a la vez, podemos apagar algunos y encender otros, "dijo Mirkin, quien también es profesor de medicina y profesor de ciencia e ingeniería de materiales. "Debido a que las cimas de las pirámides están a microescala, podemos controlar cada consejo individual ".

La litografía Beam-pen podría conducir al desarrollo de una especie de impresora de escritorio para nanofabricación, dando a los investigadores individuales un gran control de su trabajo.

"Un instrumento de este tipo permitiría a los investigadores de las universidades y de la industria electrónica de todo el mundo prototipar rápidamente, y posiblemente producir, dispositivos y sistemas electrónicos de alta resolución directamente en el laboratorio. ", Dijo Mirkin." Quieren probar sus patrones de inmediato, no tener que esperar a que un tercero produzca prototipos, que es lo que pasa ahora ".