Patrón de nanohuecos 2D-DNI. Crédito:Universidad de Michigan
Investigadores de la Universidad de Michigan y la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl han ideado un nuevo método para fabricar dispositivos que requieren partículas de microescala y nanoescala de tamaño y posición precisos. La técnica es adecuada para una amplia gama de ensamblaje de objetos a micro y nanoescala, y es útil para dispositivos electrónicos y aplicaciones biológicas.
"Es muy difícil regular las cosas a escala microscópica y nanométrica. Quieres que las partículas se queden allí y no lo harán", dijo Jay Guo, líder del proyecto y profesor de ingeniería eléctrica e informática. "Encontramos una manera de clasificar y localizar grandes cantidades de partículas, y podemos hacerlo de una manera muy escalable".
Con esta capacidad, los ingenieros podrían fabricar y ensamblar cristales fotónicos, dispositivos de filtración y ensayos biológicos de manera más eficiente, crear dispositivos de detección más sensibles y mucho más.
Guo ha estado trabajando en el área de la nanofabricación durante décadas, comenzando con su trabajo en la litografía de nanoimpresión de rollo a rollo. Cambió a la metodología actual de nanopatrones basándose únicamente en una oblea de silicio en rodajas debido a su relativa simplicidad y velocidad.
El nuevo método agrega una carga eléctrica, lo que parece marcar la diferencia.
Creación del dispositivo de microfluidos
El objetivo de esta investigación era terminar con una capa de micro o nanopartículas ordenadas y de tamaño similar que pudieran integrarse en un dispositivo con matrices de alta densidad. Los métodos actuales para hacer esto tienden a ser tediosos y requieren estructuras complicadas. O bien, son más adecuados para partículas de 10 a 100 micrómetros, lo que hace que la separación y clasificación de partículas submicrométricas sea un desafío persistente.
Guo y su equipo internacional de investigadores, incluido el exalumno Prof. Jong G. Ok, crearon un dispositivo de microfluidos que logró los objetivos deseados utilizando un método que también es escalable y de costo relativamente bajo. El equipo de Ok ha continuado impulsando la tecnología de inscripción en su instituto en Corea.
El corazón del dispositivo es un sustrato especialmente diseñado que captura las partículas de un tamaño específico en un arreglo ordenado. Para hacer esto, los investigadores primero crearon hendiduras, en forma de nanohuecos, en un sustrato de policarbonato a través de una técnica de modelado conocida como nanoinscripción dinámica (DNI). Los nanohuecos resultantes eran todos del mismo tamaño.
Luego, el sustrato se recubre con Al2O3 y se le da una carga positiva después de sumergirlo en una solución salina.
Figura 1. El dispositivo de microfluidos contiene una cámara de células fluídicas que consta de dos portaobjetos transparentes separados por un bloque de poli(dimetilsiloxano) que tiene un canal ranurado. El patrón de nanohuecos recubiertos de óxido se monta en la parte inferior de la cámara de la célula fluídica y las partículas marcadas con fluorescencia se inyectan bajo el microscopio de fluorescencia. Crédito:Universidad de Michigan
La figura 1 muestra la configuración de la prueba, que permite que partículas fluídicas de tamaño submicrónico ingresen al sistema y fluyan sobre el sustrato antes de salir. Estas partículas están cargadas negativamente para aumentar su atracción por los nanohuecos cargados positivamente en el sustrato. También recibieron etiquetas fluorescentes para una fácil detección.
Podría esperarse que la mayoría de las partículas simplemente cayeran al fondo del fluido y descansaran sobre el sustrato, pero eso no fue lo que sucedió.
En cambio, solo aquellos de un tamaño específico descansaban en los nanohuecos. Se inyectaron tres tamaños distintos de partículas en el sistema:200nm, 500nm y 1000nm (o 1 + Explore más
