(Phys.org) - Investigadores suizos han desarrollado un Método rápido y reproducible para imprimir estructuras pequeñas con un método de impresión simple. Ahora están planeando una escisión.

Aparece una línea en el monitor y se alarga en segundos. Se dobla en ángulo recto, cambia de dirección varias veces y se cruza en un par de ocasiones hasta que surge una maraña de líneas. Entonces la línea crece más lentamente parece más oscuro, se detiene y se oscurece aún más en un punto de un tamaño constante. Luego continúa:una línea, otro punto, línea, punto, línea, punto.

Lo que puede sonar un poco como código Morse es en realidad una demostración de una nueva técnica que los investigadores de ETH-Zurich han desarrollado en el Laboratorio de Termodinámica en Tecnologías Emergentes. El método les permite imprimir las estructuras más pequeñas a micro y nanoescala.

Usando este método de impresión, Las partículas ultrafinas se transfieren a una superficie desde un capilar de manera dirigida por medio de un campo eléctrico. Dependiendo de cuánto tiempo se acumule el material en el mismo lugar, la estructura crece más alta, produciendo una nano-torre. Si el estudiante de doctorado Patrick Galliker, que jugó un papel decisivo en el desarrollo de la impresora, les permite ser cada vez más altos, pueden verse claramente volcarse debido a su proximidad al capilar. Para la demostración, Galliker usa controles similares a los que se encuentran en los juegos de computadora. Si los investigadores automatizan la nanoimpresora con un software especial, puede producir las torres pequeñas de forma autónoma, uniformemente y sin ningún tipo de línea de conexión. También pueden hacer torres que estén ligeramente dobladas o inclinar dos de las torres una contra la otra para formar una especie de arco diminuto. explica Galliker usando fotos que tomó de las estructuras.

La impresión se realiza con nanopartículas de una amplia variedad de materiales que se colocan en disolventes. Durante la impresión, las nanopartículas se acumulan unas junto a otras de acuerdo con las leyes de la física. El solvente se evapora y las nanoestructuras, que puede ser inferior a 100 nanómetros, estan listos.

Manipular la luz con nanoestructuras

Los investigadores de ETH-Zurich prevén una amplia gama de posibles aplicaciones para su nuevo método. Es solo el boleto para aplicaciones en óptica, ellos explican. Después de todo, la luz interactúa de manera diferente con las nanoestructuras que con los objetos más grandes. Superficies que han sido modificadas con nanoestructuras “manipulan la luz”, como dice Galliker. Estas superficies pueden absorber, concentrarse y conducir la luz en lugar de reflejarla. Actuando como mini-antenas, las estructuras minúsculas absorben así la luz, que cae en una especie de trampa antes de ser conducido idealmente a donde se necesita.

Esto podría usarse para aumentar la eficiencia de las células solares de película delgada al capturar la luz y canalizarla directamente hacia la capa activa. por ejemplo. Hasta ahora, tales células solares no usaron toda la luz ya que reflejaban parte de ella y dejaban escapar otra parte sin usar. Son concebibles los trajes de camuflaje con tales superficies, explica Dimos Poulikakos, profesor de termodinámica y jefe del grupo de investigación.

Es más, utilizando tales nanoestructuras, nuevos tipos de más rápido, podrían ser factibles detectores y sensores más selectivos y altamente sensibles. Las nanoestructuras también podrían usarse en microscopios ópticos especiales en los que las nanopartículas aumentan la fluorescencia, Poulikakos agrega, habilitando el más pequeño de los objetos, como moléculas individuales, a ser observado. Y, por supuesto, la nanoimpresora podría emplearse donde sea que el material deba aplicarse a nanoescala de manera específica, como en la producción de microprocesadores modernos:imagínese, ¡una CPU impresa en el acto!

Método económico y reproducible

Usando el nuevo método de impresión, las diminutas estructuras se pueden aplicar a diferentes superficies de forma rápida y reproducible. Es rápido porque la impresora se puede programar de tal manera que el material se aplique precisamente donde se necesita. La eliminación del material sobrante, como es necesario con otros métodos a micro y nanoescala, ya no es necesario, ahorrando recursos valiosos.

Es más, en comparación con los métodos establecidos que realizan una función similar a nanoescala, la nueva técnica es considerablemente menos costosa. No necesita enormes instalaciones ni salas blancas ultrapuras, temperaturas excesivamente altas o relaciones de presión especiales. Funciona a fondo sin los laboriosos y laboriosos pasos de vacío que de otro modo serían necesarios.

Como resultado, el rendimiento y el tamaño de las superficies impresas pueden aumentar considerablemente durante la producción industrial, dice Poulikakos. Adicionalmente, la creación de prototipos a la escala más pequeña podría funcionar de manera rápida y económicamente eficiente. Todo esto hará que el método sea considerablemente más económico que las alternativas ya disponibles.

Spin-off en las cartas

Los investigadores todavía tienen mucho trabajo por delante. Por ejemplo, les gustaría desarrollar un cabezal de impresión que contenga varios capilares direccionables individualmente Por un lado, tal enfoque conducirá a un aumento del rendimiento. Por otra parte, Permitirá apilar capas de diferentes materiales una encima de la otra abriendo nuevas vías para futuros productos y proyectos científicos.

Según los investigadores, las perspectivas del nuevo método son prometedoras. Ya se ha presentado una solicitud de patente y las primeras partes interesadas de la industria ya han mostrado su interés. Incluso la base de una escisión está en trámite. En la actualidad, Los investigadores de ETH-Zurich están involucrados en varios proyectos con otros científicos que necesitan nanoestructuras que solo podrían producir o adquirir ellos mismos a un gran costo.