Los investigadores de Georgia Tech han creado la "Mini Lisa" en una superficie de sustrato de aproximadamente 30 micrones de ancho. La imagen muestra una técnica que podría usarse para lograr la nanofabricación de dispositivos porque el equipo pudo variar la concentración superficial de moléculas en escalas de longitud tan corta. Crédito:Instituto de Tecnología de Georgia
La pintura más famosa del mundo ahora se ha creado en el lienzo más pequeño del mundo. Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han "pintado" la Mona Lisa en una superficie de sustrato de aproximadamente 30 micrones de ancho, o un tercio del ancho de un cabello humano. La creación del equipo, la "Mini Lisa, "demuestra una técnica que podría usarse potencialmente para lograr la nanofabricación de dispositivos porque el equipo fue capaz de variar la concentración superficial de moléculas en escalas tan cortas.
La imagen fue creada con un microscopio de fuerza atómica y un proceso llamado NanoLitografía Termoquímica (TCNL). Yendo píxel a píxel, El equipo de Georgia Tech colocó un voladizo calentado en la superficie del sustrato para crear una serie de reacciones químicas a nanoescala confinadas. Variando solo el calor en cada lugar, Doctor. El candidato Keith Carroll controló la cantidad de moléculas nuevas que se crearon. Cuanto mayor sea el calor, cuanto mayor sea la concentración local. Más calor produjo los tonos más claros de gris, como se ve en la frente y las manos de la Mini Lisa. Menos calor produjo los tonos más oscuros en su vestido y cabello que se ven cuando el lienzo molecular se visualiza con tinte fluorescente. Cada píxel está espaciado por 125 nanómetros.
"Al ajustar la temperatura, nuestro equipo manipuló reacciones químicas para producir variaciones en las concentraciones moleculares en la nanoescala, "dijo Jennifer Curtis, profesor asociado de la Facultad de Física y autor principal del estudio. "El confinamiento espacial de estas reacciones proporciona la precisión necesaria para generar imágenes químicas complejas como la Mini Lisa".
Esta imagen muestra un microscopio de fuerza atómica (AFM) modificado con un voladizo térmico. El escáner AFM permite un posicionamiento preciso en la nanoescala, mientras que el voladizo térmico induce reacciones químicas locales a nanoescala. Crédito:Instituto de Tecnología de Georgia
La producción de gradientes de concentración química y variaciones en la escala submicrométrica son difíciles de lograr con otras técnicas. a pesar de una amplia gama de aplicaciones que el proceso podría permitir. La colaboración de investigación de Georgia Tech TCNL, que incluye a la profesora asociada Elisa Riedo y al profesor Regents Seth Marder, gradientes químicos producidos de grupos amina, pero espera que el proceso se pueda extender para su uso con otros materiales.
"Prevemos que TCNL será capaz de modelar gradientes de otras propiedades físicas o químicas, como la conductividad del grafeno, "Curtis dijo." Esta técnica debería permitir una amplia gama de experimentos y aplicaciones previamente inaccesibles en campos tan diversos como la nanoelectrónica, optoelectrónica y bioingeniería ".
Otra ventaja, según Curtis, es que los microscopios de fuerza atómica son bastante comunes y el control térmico es relativamente sencillo, hacer que el enfoque sea accesible tanto para los laboratorios académicos como para los industriales. Para facilitar su visión de los dispositivos de nanofabricación con TCNL, El equipo de Georgia Tech ha integrado recientemente nanoarrays de cinco voladizos térmicos para acelerar el ritmo de producción. Debido a que la técnica proporciona altas resoluciones espaciales a una velocidad más rápida que otros métodos existentes, incluso con un solo voladizo, Curtis espera que TCNL brinde la opción de impresión a nanoescala integrada con la fabricación de grandes cantidades de superficies o materiales cotidianos cuyas dimensiones sean más de mil millones de veces más grandes que las características de TCNL en sí.
La Mona Lisa, con representación de la temperatura que se debe aplicar en cada posición de la superficie para obtener el resultado final adecuado. Los lps de modelado determinan qué temperaturas usar durante el proceso TCNL. Crédito:Instituto de Tecnología de Georgia
El papel, Fabricación de gradientes químicos a nanoescala con nanolitografía termoquímica, es publicado en línea por la revista Langmuir .
