Ya sea que tenga que ver con la fabricación de bolígrafos o la construcción de transbordadores espaciales, el proceso de fabricación consiste en crear componentes y luego ensamblarlos cuidadosamente. Pero cuando se trata de estructuras infinitamente pequeñas, manipular y ensamblar nanopartículas de alto rendimiento en un sustrato no es tarea fácil.

Investigadores del Laboratorio de Microsistemas de la EPFL, que está dirigido por Jürgen Brugger, han ideado una forma de colocar cientos de miles de nanopartículas con mucha precisión en una superficie de un centímetro cuadrado. Las nanopartículas se colocaron dentro de un nanómetro, frente a 10 a 20 nanómetros usando métodos convencionales, y se orientaron dentro de un grado.

Su trabajo, que fue publicado en Nanotecnología de la naturaleza , sienta las bases para el desarrollo de dispositivos nanométricos, como equipos de detección óptica y sensores biológicos. "Si logramos colocar las nanopartículas de oro a un nanómetro de distancia, Pudimos, por ejemplo, confinar la luz a un grado extraordinario y detectar o interactuar con moléculas individuales, "dijo Valentin Flauraud, el autor principal.

"Jugar al golf" con nanopartículas

Para su estudio, los investigadores utilizaron nanopartículas de oro que se cultivaron químicamente en un líquido. "Estas nanopartículas exhiben mejores propiedades que las producidas por evaporación o grabado, pero es más difícil manipularlos, porque están suspendidos en un líquido, "dijo Flauraud.

Su técnica consiste en tomar una gota de líquido llena de nanopartículas y calentarla para que las nanopartículas se agrupen en un lugar determinado. Luego, esta gota se arrastra a través de un sustrato con barreras nanométricas y agujeros.

Cuando las nanopartículas encuentran estos obstáculos, se desprenden del líquido y son capturados por los agujeros. "Es un poco como jugar al golf en miniatura, ", dijo el investigador. Cada trampa está diseñada para orientar una nanopartícula de una manera específica". El desafío era averiguar cómo el líquido, las partículas y el sustrato interactúan a escala nanométrica para que podamos atrapar las nanopartículas de manera efectiva, "dijo Massimo Mastrangeli, el segundo autor y ahora investigador en el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes en Stuttgart.

Escribir el alfabeto con nanopartículas

Para mostrar qué tan bien funciona su método, los investigadores asumieron varios desafíos. Primero, probaron las propiedades ópticas de su sistema con un potente microscopio electrónico de transmisión en el Centro Interdisciplinario de Microscopía Electrónica (CIME) de EPFL.

Luego demostraron que su técnica podría usarse para producir estructuras geométricamente complejas escribiendo el alfabeto con nanopartículas, la pantalla de segmento más pequeña del mundo. "Todo este trabajo se realizó en EPFL y es el resultado de fuertes sinergias entre las diversas plataformas técnicas y los laboratorios, ", dijo el profesor Brugger." Es un excelente ejemplo de cómo se pueden combinar los métodos de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba, abriendo la puerta a numerosos campos inexplorados de la nanotecnología ".