Los dispositivos más pequeños que el ancho de un cabello humano son clave para las tecnologías para la administración de medicamentos, semiconductores, y producción de combustible. Pero los métodos actuales para fabricar estas micro y nanoestructuras pueden ser costosos y derrochadores.

Investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) han fabricado una nueva base de vidrio y diamante sintético que se puede utilizar para crear micro y nanoestructuras minúsculas. Este nuevo sustrato es de bajo costo y deja un mínimo de desperdicio, los investigadores dicen, en un estudio publicado en Diamante y materiales relacionados .

"Hemos pasado las últimas dos décadas tirando plásticos, "dijo Stoffel Janssens, el primer autor del estudio, y miembro de Matemáticas de OIST, Mecánica, y Unidad de Materiales. "Con materiales sostenibles como el diamante y el vidrio, estamos minimizando los impactos ambientales negativos ".

Construyendo una nanoestructura

Los procesos actuales para la fabricación de micro y nanodispositivos pueden ser costosos e ineficientes. Diamante sintético, que tiene la misma estructura química que el diamante natural, es resistente, económicos y sostenibles, y el vidrio es versátil y eléctricamente aislante; las tecnologías que combinan los dos son prometedoras.

Los investigadores hicieron su base utilizando grabado de vidrio, un proceso que se basa en ácido para reducir una losa de vidrio a un espesor de 50 micrómetros (aproximadamente la longitud de una célula típica del cuerpo humano). Janssens y sus colaboradores, Profesor Eliot Fried, David Vázquez-Cortés, Alessandro Giussani, y James Kwiecinski, usó un láser para perforar cavidades, aproximadamente 40 micrómetros de diámetro y profundidad, en un lado de la losa de vidrio.

Próximo, Los científicos hicieron crecer una película de diamante nanocristalino de 175 nanómetros de espesor en el otro lado del vidrio y transformaron las cavidades perforadas en pequeños canales sellados con diamante suspendido. La combinación de diamante y vidrio crea una estructura transparente en la que los científicos pueden crecer y visualizar células vivas.

"Durante este proceso de fabricación, el vidrio puede volverse áspero y opaco fácilmente, "dijo Janssens." Hay tantas cosas pequeñas que pueden salir mal; hicimos muchos ajustes para optimizar nuestro proceso ".

Avanzando Janssens espera crear películas de diamantes porosas diseñadas para administrar medicamentos específicos. Los investigadores han presentado una patente para la nueva fundación y están explorando su potencial comercial.

"Este tipo de investigación solo se puede realizar a través de los esfuerzos combinados de investigadores con diferentes antecedentes, ", dijo Fried." La interdisciplinariedad de OIST y su entorno colaborativo hizo posible nuestro trabajo ".