(Phys.org) —Los ingenieros de la Universidad Tufts han demostrado que es posible generar nanoestructuras a partir de la seda en un proceso ecológico que utiliza agua como agente de desarrollo y técnicas de fabricación estándar. Este enfoque proporciona una alternativa ecológica a los materiales tóxicos comúnmente utilizados en la nanofabricación, al tiempo que ofrece una calidad de fabricación comparable a la de los polímeros sintéticos convencionales. La nanofabricación es el núcleo de la fabricación de semiconductores y otros dispositivos electrónicos y fotónicos.

El documento que describe este trabajo, "Toda la litografía por haz de electrones a base de agua que utiliza seda como positivo, Resistencia negativa y biofuncional, " aparece en Nanotecnología de la naturaleza , publicado en línea el 23 de marzo antes de la publicación impresa.

"En un mundo que se esfuerza por reducir las huellas tóxicas asociadas con la fabricación, nuestro laboratorio está explorando biopolímeros, y seda en particular, como material candidato para reemplazar los plásticos en muchas aplicaciones de alta tecnología, "dijo el profesor Frank C. Doble de Ingeniería Biomédica Fiorenzo Omenetto, Doctor., investigador senior de la obra.

La nanofabricación implica patrones de alta resolución con características tan pequeñas que tienen al menos una dimensión no mayor a 100 nanómetros (nm), el tamaño de las partículas filtradas por máscaras quirúrgicas. La fabricación a nanoescala generalmente se obtiene depositando películas delgadas de polímeros personalizados, llamado "resiste, "sobre obleas de silicio. Cada capa de capa protectora se modela sucesivamente mediante el uso de luz o electrones (mediante litografía por haz de electrones) para exponer la parte de la capa protectora que no está cubierta por una máscara. Posteriormente, las resistencias positivas se disuelven cuando se someten a un revelador, mientras que las resistencias negativas permanecen tras el revelado. La composición y configuración de las capas determinan las propiedades de la estructura.

Desarrollar una resistencia generalmente requiere químicos tóxicos, que necesitan cuidado, y costoso, manipulación y eliminación. Se han logrado avances significativos utilizando resistencias "verdes" que se pueden desarrollar con agua, pero estas técnicas han carecido de la precisión y escalabilidad deseadas.

"A diferencia de, nuestro proceso es completamente a base de agua, comenzando con la solución acuosa de seda y terminando con el simple revelado de la película de seda expuesta en agua, y la resolución alcanzada fue comparable a la de uno de los polímeros sintéticos de uso común, "dijo Omenetto, quien tiene una cátedra en el Departamento de Física en Tufts School of Arts and Sciences además de su nombramiento en la Escuela de Ingeniería. "Una variedad de industrias manufactureras, Las empresas de alta tecnología y los laboratorios académicos podrían, en última instancia, beneficiarse de salas blancas que también sean ecológicas ".

Por este trabajo, los ingenieros de Tufts fabricaron celosías fotónicas a nanoescala utilizando seda limpia y seda funcionalizada dopada con puntos cuánticos, proteínas verdes fluorescentes (GFP) o peroxidasa de rábano picante (HRP).

"Al mostrar que las biomoléculas de la enzima HRP permanecieron activas después del proceso de nanofabricación por haz de electrones, demostramos la viabilidad de fabricar dispositivos sensores de seda biológicamente activos, algo que no está disponible actualmente, "dijo Benedetto Marelli, Doctor. Marelli es un asociado postdoctoral en el laboratorio de Omenetto y coautor principal del artículo con el ex asociado postdoctoral de Omenetto Sunghwan Kim, Doctor., ahora profesor en Ajou, Corea.

Esta investigación se basa en trabajos previos de Omenetto y sus colaboradores en la Escuela de Ingeniería de Tufts. En el pasado, habían demostrado que la seda se podía nanofabricar, pero esos procesos requerían comenzar con otros materiales nanométricos. Esta es la primera vez que se fabrica seda para comenzar la cadena de fabricación de nanofabricaciones.