Pesquisadores financiados pelo SNSF desenvolveram uma nova técnica para esculpir materiais para criar sistemas micromecânicos. Em particular, eles criaram um minúsculo componente de relógio de diamante de cristal único sintético.
O diamante é muito duro e elástico, um condutor térmico muito bom e altamente transparente, o que o torna ideal para muitas aplicações mecânicas e ópticas. Mas cortá-lo em formas complexas com precisão de micrômetro (um milésimo de milímetro) continua sendo um grande desafio. Um processo desenvolvido pela equipe de Niels Quack, um SNSF Professor na EPFL, torna possível esculpir um sistema de relógio micromecânico - uma roda de escape de três milímetros de diâmetro e âncora - em diamante de cristal único sintético.
A equipe de Lausanne aprimorou uma técnica conhecida como "corrosão iônica reativa", amplamente utilizada na indústria de chips de computador. Os pesquisadores são, portanto, capazes de esculpir o diamante sintético em formas tridimensionais de 0,15 milímetros de espessura, ou seja, três vezes maior do que as estruturas existentes mais espessas. "Estamos chegando perto da espessura padrão da indústria de relógios, que tem cerca de 0,2 milímetros ", explica Quack. "Nossa técnica é interessante para a indústria, e estamos em negociações com uma empresa relojoeira suíça. Acreditamos que o diamante oferece atrito reduzido, que deve aumentar a reserva de energia. Esse é o tempo que leva até que o relógio precise ser rebobinado. Mas ainda é uma hipótese que precisa ser testada. "O diamante tem outras vantagens para a relojoaria:é translúcido e pode ser colorido, e também não magnético - um atributo muito valorizado no mercado atual.
Anteriormente, corrosão iônica reativa só poderia criar estruturas de 0,05 milímetros de espessura:quando os íons (átomos eletricamente carregados) são acelerados por um campo elétrico, eles não apenas removem as camadas de diamante em pontos selecionados; eles também corroem a máscara que define a forma desejada. A profundidade das estruturas que podem ser obtidas é, portanto, limitada pela resistência e espessura da máscara. Em menos de seis meses, Adrien Toros, assistente científico do Instituto de Microeletrônica da EPFL, desenvolveu uma máscara de camada dupla que consiste em uma camada de alumínio, que adere bem ao diamante, colocado sob uma segunda camada de dióxido de silício, que é espesso e mais resistente à atividade iônica. O resultado é um processo de gravação mais rápido que permite quase vertical, e mais profundo, cortes.
Com o apoio da Innosuisse (antiga CTI), a equipe planeja prosseguir com sua colaboração com o fabricante suíço de diamantes sintéticos Lake Diamond, com quem a equipe registrou uma patente. “A médio prazo, essa nova técnica nos permitirá produzir e comercializar componentes de micrômetros precisos, e consequentemente expandir o nosso campo de atuação ", diz Pascal Gallo, o CEO da empresa.
Em um segundo projeto, os pesquisadores estão trabalhando para desenvolver componentes ópticos de diamante ultrapuro, como lentes usadas em imagens térmicas, que operam dentro do espectro infravermelho, bem como componentes a laser para corte industrial.
"Quando meu projeto de pesquisa começou em 2015, Nunca imaginei todas as aplicações industriais ", diz Niels Quack. "Mas vimos rapidamente o potencial do nosso trabalho e tivemos sucesso em desenvolvê-lo em aplicações práticas, graças ao apoio do Gebert Rüf Stiftung. Para mim, esta é uma ilustração perfeita de como a pesquisa básica geralmente resulta em aplicativos que ninguém previu, mas são atraentes para a indústria. É importante manter a mente aberta. "
