(PhysOrg.com) - Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado una nueva técnica para crear rápidamente prototipos de dispositivos y estructuras a nanoescala que es tan económica que el "cabezal de impresión" puede desecharse cuando se hace.

Punta dura La litografía de resorte blando (HSL) reúne en un solo método lo mejor de la litografía con sonda de escaneo (alta resolución) y lo mejor de la litografía con lápiz de polímero:bajo costo y fácil implementación.

HSL podría utilizarse en las áreas de electrónica (circuitos electrónicos), diagnósticos médicos (chips genéticos y matrices de biomoléculas) y productos farmacéuticos (matrices para la detección de candidatos a fármacos), entre otros.

Para demostrar las capacidades del método, los investigadores duplicaron la pirámide en el billete de un dólar de EE. UU. y las palabras circundantes aproximadamente 19, 000 veces a 855 millones de puntos por pulgada cuadrada. Cada imagen consta de 6, 982 puntos. (Reprodujeron una representación de mapa de bits de la pirámide, incluido el "Ojo de la Providencia"). Este ejercicio destaca la resolución de menos de 50 nanómetros y la escalabilidad del método.

Los resultados serán publicados el 27 de enero por la revista Naturaleza .

"Punta dura, La litografía de resorte blando es para escanear la litografía de la sonda lo que la maquinilla de afeitar desechable es para la industria de las maquinillas de afeitar, "dijo Chad A. Mirkin, el autor principal del artículo. "Este es un gran paso adelante en la realización de la fabricación de escritorios que permitirá a los investigadores del mundo académico y de la industria crear y estudiar prototipos de nanoestructuras sobre la marcha".

Mirkin es profesor de química George B. Rathmann en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg y profesor de medicina. ingeniería química y biológica, ingeniería biomédica y ciencia e ingeniería de materiales y director del Instituto Internacional de Nanotecnología de Northwestern.

Se utilizan técnicas micro y nanolitográficas para crear patrones y construir arquitecturas de superficie de materiales a pequeña escala.

Litografía de sonda de escaneo, con su alta resolución y precisión de registro, actualmente es un método popular para construir nanoestructuras. El método es, sin embargo, difícil de escalar y producir múltiples copias de un dispositivo o estructura a bajo costo.

Las litografías de sonda de escaneo generalmente se basan en el uso de voladizos como componentes del dispositivo de impresión. Los voladizos son palancas microscópicas con puntas, normalmente se utiliza para depositar materiales en superficies en un experimento de impresión. Son frágiles costoso, engorroso y difícil de implementar en un experimento basado en matrices.

"Escalar arquitecturas basadas en voladizos a bajo costo no es trivial y, a menudo, conduce a dispositivos que son difíciles de operar y limitados con respecto al ámbito de aplicación, "Dijo Mirkin.

Punta dura La litografía de muelles blandos utiliza un respaldo de polímero suave que soporta puntas de silicona afiladas como su "cabezal de impresión". El respaldo de polímero de resorte permite que todas las puntas entren en contacto con la superficie de manera uniforme y elimina la necesidad de usar voladizos. Esencialmente, las puntas duras flotan sobre resortes poliméricos blandos, permitiendo que los materiales o la energía se entreguen a una superficie.

HSL ofrece un método que produce de forma rápida y económica patrones de alta calidad y con alta resolución y densidad. Las matrices prototipo que contienen 4, Se pueden fabricar 750 puntas por el costo de una sola punta en voladizo y fabricarse en masa, Dijo Mirkin.

Mirkin y su equipo demostraron una serie de 4, 750 puntas de silicona ultrafiladas alineadas en un área de un centímetro cuadrado, con arreglos más grandes posibles. Se pueden crear patrones de características con resolución inferior a 50 nanómetros con el tamaño de característica controlado por el tiempo de contacto de la punta con el sustrato.

Produjeron patrones de "escritura" con moléculas y demostraron que cuando las puntas empujan contra el sustrato, el respaldo flexible se comprime, indicando que las puntas están en contacto con la superficie y que se está escribiendo. (Las puntas de silicona no se deforman bajo presión).

"Con el tiempo, deberíamos poder crear matrices con millones de bolígrafos, donde cada pluma se acciona de forma independiente, "Dijo Mirkin.

Los investigadores también demostraron la capacidad de usar punta dura, litografía de muelles blandos para transferir energía mecánica y eléctrica a una superficie.