Un nuevo low cost, La herramienta de alta resolución está preparada para revolucionar la forma en que se produce la nanotecnología desde el escritorio, según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad Northwestern.

En la actualidad, la mayor parte de la nanofabricación se realiza en instalaciones centralizadas multimillonarias llamadas fundiciones. Esto es similar a la impresión de documentos en imprentas centralizadas. Considerar, sin embargo, cómo la impresora de escritorio revolucionó la transferencia de información al permitir que las personas imprimieran documentos a bajo costo según sus necesidades. Este cambio de paradigma es la razón por la que ha habido una ambición de toda la comunidad en el campo de la nanociencia de crear una herramienta de nanofabricación de escritorio.

"Con este avance, podemos construir materiales y dispositivos de muy alta calidad, como el procesamiento de semiconductores en grandes áreas, y podemos hacerlo con un instrumento un poco más grande que una impresora, "dijo Chad A. Mirkin, autor principal del estudio y pionero de renombre mundial en el campo de la nanociencia.

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. También es director del Instituto Internacional de Nanotecnología de Northwestern.

El estudio se publicará el 19 de julio en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

La herramienta que el equipo de Mirkin ha creado produce dispositivos y estructuras de trabajo a nivel de nanoescala en cuestión de horas, justo en el punto de uso. Es el equivalente en nanofabricación de una impresora de escritorio.

Sin requerir millones de dólares en costos de instrumentación, la herramienta está preparada para crear prototipos de una amplia gama de estructuras funcionales, desde chips de genes hasta matrices de proteínas y patrones de construcción que controlan cómo se diferencian las células madre para hacer circuitos electrónicos.

"En lugar de tener que tener acceso a millones de dólares, en algunos casos miles de millones de dólares en instrumentación, puede comenzar a construir dispositivos que normalmente requieren ese tipo de instrumentación justo en el punto de uso, "Dijo Mirkin.

El documento detalla los avances que el equipo de Mirkin ha realizado en la nanofabricación de escritorio basada en matrices de lápices de litografía con lápiz de haz (BPL) de fácil fabricación. estructuras que consisten en una serie de pirámides poliméricas, cada uno recubierto con una capa opaca con una apertura de 100 nanómetros en la punta. Usando un dispositivo de microespejos digitales, el componente funcional de un proyector, un solo haz de luz se divide en miles de haces individuales, cada uno se canaliza por la parte posterior de diferentes bolígrafos piramidales dentro de la matriz y a través de las aberturas en la punta de cada bolígrafo.

La herramienta de nanofabricación permite procesar rápidamente sustratos recubiertos con materiales fotosensibles llamados resiste y generar estructuras que abarcan la macro-, micro y nanoescalas, todo en un experimento.

Los avances clave realizados por el equipo de Mirkin incluyen el desarrollo del hardware, escribir el software para coordinar la dirección de la luz en la matriz de bolígrafos y construir un sistema para que todas las piezas de este instrumento funcionen juntas en sincronía. Este enfoque permite que cada bolígrafo escriba un patrón único y que estos patrones se unan en dispositivos funcionales.

"No es necesario crear una máscara o una placa maestra cada vez que desee crear una nueva estructura, "Dijo Mirkin." Simplemente asigne los rayos de luz para que vayan a diferentes lugares y diga a los bolígrafos qué patrón desea que se genere ".

Debido a que los materiales utilizados para fabricar la herramienta de nanofabricación de escritorio son de fácil acceso, la comercialización puede tardar tan solo dos años, Dijo Mirkin. Mientras tanto, su equipo está trabajando en la construcción de más dispositivos y prototipos.

En el papel, Mirkin explica cómo su laboratorio produjo un mapa del mundo, con una resolución a nanoescala lo suficientemente grande como para verla a simple vista, una hazaña nunca antes lograda con un instrumento de sonda de exploración. No solo eso, pero una inspección más cercana con un microscopio revela que esta imagen es en realidad un mosaico de fórmulas químicas individuales formadas por puntos a nanoescala. Hacer este patrón muestra la capacidad del instrumento de escribir simultáneamente patrones de escala de centímetros con resolución a nanoescala.

los Comunicaciones de la naturaleza el artículo se titula "Nanofabricación de escritorio con litografía con lápiz de haz multiplexado masivamente". Además de Mirkin, otros autores son Xing Liao, Keith A. Brown, Abrin L. Schmucker, Guoliang Liu y Shu He, todos de la Universidad Northwestern.